ایک ایسا عمل جو نائٹروجن کو ایکسپینڈر کے ورکنگ میڈیم کے طور پر استعمال کرتا ہے اسے نائٹروجن ایکسپینشن کہا جاتا ہے۔ نائٹروجن کی توسیع کو دو قسموں میں تقسیم کیا گیا ہے: خالص نائٹروجن کی توسیع اور فضلہ نائٹروجن کی توسیع۔
خالص نائٹروجن کی توسیع کا عمل تصویر 12 میں دکھایا گیا ہے۔ خالص نائٹروجن کو نچلے کالم کے اوپری حصے اور مرکزی کنڈینسر کے نائٹروجن سائیڈ کے اوپری حصے سے نکالا جاتا ہے۔ اس کے ایک حصے کو ریورسنگ ہیٹ ایکسچینجر کے دوبارہ پیدا ہونے والے راستے کے ذریعے دوبارہ گرم کیا جاتا ہے، پھر اسے ملا کر ٹربو-ایکسپینڈر میں کھلایا جاتا ہے۔ توسیع کے بعد، نائٹروجن کو پروڈکٹ نائٹروجن کے طور پر پلیٹ-فن ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے نکالا جاتا ہے۔
فضلہ نائٹروجن کی توسیع کا عمل تصویر 13 میں دکھایا گیا ہے۔ تقریباً 1% آکسیجن پر مشتمل فضلہ نائٹروجن کو نچلے کالم کے وسط سے نکالا جاتا ہے۔ اس کے ایک حصے کو ریورسنگ ہیٹ ایکسچینجر کے دوبارہ پیدا ہونے والے راستے کے ذریعے دوبارہ گرم کیا جاتا ہے، پھر اسے ملا کر ٹربو-ایکسپینڈر میں کھلایا جاتا ہے۔ توسیع کے بعد، فضلہ نائٹروجن کو ذیلی کولر-لیکویفائر اور ریورسنگ ہیٹ ایکسچینجر کے ذریعے ٹھنڈی توانائی کو بحال کرنے کے لیے دوبارہ گرم کیا جاتا ہے، اور پھر بخارات سے متعلق کولنگ ٹاور میں ٹھنڈے پانی کی بخارات کی حرارت جذب کرنے کے بعد فضا میں پہنچایا جاتا ہے۔
چونکہ نائٹروجن کو نچلے کالم سے نکالا جاتا ہے، اس لیے مرکزی کنڈینسر میں مائع نائٹروجن کی گاڑھا ہونا کم ہو جاتا ہے۔ نتیجتاً، اوپری کالم کو کھلائے جانے والے ریفلکس مائع نائٹروجن کی مقدار کم ہو جاتی ہے، جس سے کشید کالم کا ریفلوکس تناسب زیادہ معقول قیمت تک پہنچ جاتا ہے۔ یہ اوپری کالم کی کشید کی صلاحیت کو مکمل طور پر استعمال کرتا ہے اور آکسیجن نکالنے کی شرح کو بہتر بناتا ہے۔
نائٹروجن کی توسیع کے فوائد اور نقصانات درج ذیل ہیں:
نائٹروجن کی توسیع کے بعد گیس اوپری کالم میں داخل نہیں ہوتی ہے۔ لہذا، یہ اوپری کالم کی کشید کے حالات کو براہ راست متاثر نہیں کرتا ہے۔ توسیع کے بعد اس کی سپر ہیٹ ہوا کی توسیع سے زیادہ ہوسکتی ہے، اور توسیع کے بعد دباؤ بھی ہوا کی توسیع سے تھوڑا کم ہوسکتا ہے۔ اس طرح، یونٹ ریفریجریشن کی صلاحیت ہوا کی توسیع کے مقابلے میں زیادہ ہے. ایک مخصوص سامان کے سرد نقصان کے تحت، مطلوبہ توسیع کی مقدار کو کم کیا جا سکتا ہے.
چونکہ پھیلی ہوئی گیس اوپری کالم میں داخل نہیں ہوتی ہے اور مرکزی کنڈینسر کا گرمی کا بوجھ کم ہو جاتا ہے، اس لیے اوپری کالم میں چڑھنے والی گیس کی مقدار ہوا کے پھیلاؤ سے کم ہے۔ اس کے نتیجے میں، کالم قطر کو کم کیا جا سکتا ہے، اور ساخت کو آسان بنایا جا سکتا ہے.
نائٹروجن کی توسیع کی مقدار میں اضافے کا مرکزی کمڈینسر کے درجہ حرارت کے فرق پر ایک خاص اثر پڑتا ہے، جو فضلہ نائٹروجن میں آکسیجن کی مقدار کو بڑھاتا ہے اور آکسیجن نکالنے کی شرح کو کم کرتا ہے۔ تاہم، آکسیجن کی پاکیزگی پر اس کا براہ راست اثر اہم نہیں ہے، اور خام آرگن پر اس کا اثر اور بھی چھوٹا ہے۔ نائٹروجن کی توسیع کو پہلے ہی بیرون ملک بڑے پیمانے پر ہوا الگ کرنے والے یونٹوں میں اپنایا جا چکا ہے۔
نائٹروجن کی توسیع کا کام کرنے والا ذریعہ ہوا کی توسیع کے مقابلے میں صاف ہے۔ لہذا، توسیع کنندہ محفوظ حالات میں کام کر سکتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ نائٹروجن کی توسیع کا کام کرنے والا ذریعہ نچلے کالم کے اوپری حصے سے نکالا جاتا ہے، اور یہ ٹھوس کاربن ڈائی آکسائیڈ یا دیگر نجاست کو نہیں لے سکتا۔ اس کے برعکس، ہوا کی توسیع کا کام کرنے والا میڈیم پہلی بلبلا کیپ ٹرے کے نیچے سے نکالا جاتا ہے، اور ہوا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ایکسپینڈر میں لے جایا جا سکتا ہے، جس کی وجہ سے توسیع کرنے والے کو نقصان پہنچتا ہے۔ مزید برآں، نائٹروجن کی توسیع کے دوران، توسیع کے بعد دباؤ 0.12 MPa ہے، اور مائع کی بوندیں اس وقت تک ظاہر نہیں ہوں گی جب تک کہ درجہ حرارت 78.7 K تک نہ پہنچ جائے۔ لہذا، ایکسپینڈر میں مائع آسانی سے پیدا نہیں ہوتا ہے۔
چونکہ نچلے کالم کا کم از کم ریفلوکس تناسب اوپری کالم کے درست کرنے والے حصے سے زیادہ ہے-یعنی، نچلے کالم میں ریفلوکس مائع اوپری کالم کے مقابلے میں کم اضافی ہے-گیس نائٹروجن کی مقدار جو نکالی جا سکتی ہے جو اوپری کالم سے کم سے کم ہو سکتی ہے کالم عام طور پر، نائٹروجن کی توسیع کی مقدار پروسیس شدہ ہوا کی مقدار کے 16٪ سے زیادہ نہیں ہوتی ہے، جبکہ ہوا کی توسیع کی مقدار پروسیس شدہ ہوا کی مقدار کے 25٪ سے زیادہ نہیں ہوتی ہے۔
