एक प्रक्रिया जो विस्तारक के कार्य माध्यम के रूप में नाइट्रोजन का उपयोग करती है उसे नाइट्रोजन विस्तार कहा जाता है। नाइट्रोजन विस्तार को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: शुद्ध नाइट्रोजन विस्तार और अपशिष्ट नाइट्रोजन विस्तार।
शुद्ध नाइट्रोजन विस्तार प्रक्रिया को चित्र 12 में दिखाया गया है। शुद्ध नाइट्रोजन को निचले स्तंभ के शीर्ष और मुख्य कंडेनसर के नाइट्रोजन पक्ष के शीर्ष से निकाला जाता है। इसके एक हिस्से को रिवर्सिंग हीट एक्सचेंजर के पुनर्योजी मार्ग के माध्यम से फिर से गरम किया जाता है, फिर संयोजित किया जाता है और टर्बो{2}}विस्तारक में डाला जाता है। विस्तार के बाद, नाइट्रोजन को प्लेट फिन हीट एक्सचेंजर के माध्यम से उत्पाद नाइट्रोजन के रूप में निकाला जाता है।
अपशिष्ट नाइट्रोजन विस्तार प्रक्रिया को चित्र 13 में दिखाया गया है। लगभग 1% ऑक्सीजन युक्त अपशिष्ट नाइट्रोजन को निचले स्तंभ के मध्य से निकाला जाता है। इसके एक हिस्से को रिवर्सिंग हीट एक्सचेंजर के पुनर्योजी मार्ग के माध्यम से फिर से गर्म किया जाता है, फिर संयोजित किया जाता है और टर्बो{{3}एक्सपैंडर में डाला जाता है। विस्तार के बाद, ठंडी ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने के लिए अपशिष्ट नाइट्रोजन को सबकूलर लिक्विफायर और रिवर्सिंग हीट एक्सचेंजर के माध्यम से दोबारा गर्म किया जाता है, और फिर बाष्पीकरणीय कूलिंग टॉवर में ठंडे पानी की बाष्पीकरणीय गर्मी को अवशोषित करने के बाद वायुमंडल में प्रवाहित किया जाता है।
चूंकि नाइट्रोजन को निचले स्तंभ से निकाला जाता है, मुख्य कंडेनसर में तरल नाइट्रोजन का संघनन कम हो जाता है। नतीजतन, ऊपरी स्तंभ को खिलाए गए भाटा तरल नाइट्रोजन की मात्रा कम हो जाती है, जिससे आसवन स्तंभ का भाटा अनुपात अधिक उचित मूल्य तक पहुंच जाता है। यह ऊपरी स्तंभ की आसवन क्षमता का पूरी तरह से उपयोग करता है और ऑक्सीजन निष्कर्षण दर में सुधार करता है।
नाइट्रोजन विस्तार के फायदे और नुकसान इस प्रकार हैं:
नाइट्रोजन विस्तार के बाद गैस ऊपरी स्तंभ में प्रवेश नहीं करती है; इसलिए, यह ऊपरी स्तंभ की आसवन स्थितियों को सीधे प्रभावित नहीं करता है। विस्तार के बाद इसकी अतिताप वायु विस्तार की तुलना में अधिक हो सकती है, और विस्तार के बाद का दबाव वायु विस्तार की तुलना में थोड़ा कम भी हो सकता है। इस प्रकार, इकाई प्रशीतन क्षमता वायु विस्तार की तुलना में अधिक है। एक निश्चित उपकरण ठंड के नुकसान के तहत, आवश्यक विस्तार मात्रा को कम किया जा सकता है।
चूँकि विस्तारित गैस ऊपरी स्तंभ में प्रवेश नहीं करती है और मुख्य कंडेनसर का ताप भार कम हो जाता है, ऊपरी स्तंभ में आरोही गैस की मात्रा वायु विस्तार की तुलना में कम होती है। नतीजतन, स्तंभ का व्यास कम किया जा सकता है, और संरचना को सरल बनाया जा सकता है।
नाइट्रोजन विस्तार मात्रा में वृद्धि से मुख्य कंडेनसर के तापमान अंतर पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है, जिससे अपशिष्ट नाइट्रोजन में ऑक्सीजन सामग्री में वृद्धि होगी और ऑक्सीजन निष्कर्षण दर कम हो जाएगी। हालाँकि, ऑक्सीजन की शुद्धता पर इसका सीधा प्रभाव महत्वपूर्ण नहीं है, और कच्चे आर्गन पर इसका प्रभाव और भी कम है। विदेशों में बड़े पैमाने पर वायु पृथक्करण इकाइयों में नाइट्रोजन विस्तार को पहले ही अपनाया जा चुका है।
नाइट्रोजन विस्तार का कार्यशील माध्यम वायु विस्तार की अपेक्षा अधिक स्वच्छ होता है; इसलिए, विस्तारक सुरक्षित परिस्थितियों में काम कर सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि नाइट्रोजन विस्तार का कार्यशील माध्यम निचले स्तंभ के ऊपरी भाग से निकाला जाता है, और यह ठोस कार्बन डाइऑक्साइड या अन्य अशुद्धियाँ नहीं ले जा सकता है। इसके विपरीत, वायु विस्तार का कार्य माध्यम पहले बबल कैप ट्रे के नीचे से निकाला जाता है, और हवा में कार्बन डाइऑक्साइड को विस्तारक में ले जाया जा सकता है, जिससे विस्तारक खराब हो सकता है। इसके अलावा, नाइट्रोजन विस्तार के दौरान, विस्तार के बाद दबाव 0.12 एमपीए है, और तरल बूंदें तब तक दिखाई नहीं देंगी जब तक तापमान 78.7 K तक नहीं पहुंच जाता; इसलिए, विस्तारक में तरल आसानी से उत्पन्न नहीं होता है।
चूंकि निचले स्तंभ का न्यूनतम भाटा अनुपात ऊपरी स्तंभ के सुधारक खंड से अधिक है, {{0}अर्थात्, निचले स्तंभ में भाटा तरल ऊपरी स्तंभ की तुलना में कम अधिशेष है {{1}निचले स्तंभ से निकाली जा सकने वाली गैसीय नाइट्रोजन की मात्रा ऊपरी स्तंभ में आपूर्ति की जा सकने वाली हवा की मात्रा से कम है। आमतौर पर, नाइट्रोजन विस्तार की मात्रा संसाधित वायु मात्रा के 16% से अधिक नहीं होती है, जबकि वायु विस्तार की मात्रा संसाधित वायु मात्रा के 25% से अधिक नहीं होती है।
