Fluxul de proces al unităților de separare a aerului

Fluxul de proces al unităților de separare a aerului cuprinde în primul rând mai multe etape cheie: compresia aerului, purificarea aerului, schimbul de căldură și rectificarea.

Prima etapă este compresia aerului. Aerul intră în compresorul de aer printr-un filtru de aer; acționând ca o pompă mecanică puternică, compresorul crește semnificativ presiunea aerului. Acest lucru este esențial deoarece procesele de separare ulterioare funcționează cel mai eficient în condiții de presiune specifice. Presiunea aerului comprimat poate atinge niveluri de la câteva până la zeci de atmosfere.

Aerul comprimat transportă o cantitate substanțială de căldură, necesitând intrarea lui în etapa de purificare a aerului. Obiectivul principal al purificării aerului este eliminarea impurităților-cum ar fi umiditatea, dioxidul de carbon și praful-din aerul comprimat. Dacă aceste impurități nu sunt îndepărtate, ele pot îngheța sau înfunda conductele din echipamentul din aval, perturbând astfel funcționarea normală. Metodele obișnuite de purificare includ adsorbția prin sită moleculară și separarea prin răcire. Sitele moleculare funcționează ca „bureți super-absorbanți”, absorbind ferm umiditatea și dioxidul de carbon; dimpotrivă, separarea prin răcire folosește diferitele puncte de lichefiere ale diferitelor gaze la temperaturi scăzute, determinând impuritățile specifice să se lichefieze și să se separe mai întâi.

Aerul purificat curge apoi în schimbătorul de căldură principal. Aici, suferă un proces de schimb de căldură cu gazele criogenice care ies din coloana de rectificare. Aerul cald își transferă energia termică gazelor reci, determinând scăderea propriei temperaturi, în timp ce gazele reci absorb această căldură și cresc temperatura. Acest proces poate fi asemănat cu doi parteneri care împărtășesc căldură, ajutându-se reciproc să atingă o temperatură mai potrivită. În urma acestui schimb de căldură, temperatura aerului scade drastic, apropiindu-l de punctul său de lichefiere.

 

Apoi, aerul răcit intră în coloana de rectificare. Coloana de rectificare servește ca componentă de separare a miezului întregii unități de separare a aerului. Funcționează la fel ca un turn magic, capabil să separe constituenții precum oxigenul și azotul din fluxul de aer care intră. În cadrul coloanei, separarea se realizează prin exploatarea diferenței de puncte de fierbere dintre oxigen și azot. Deoarece azotul are un punct de fierbere mai mic decât oxigenul, azotul crește în coloană în timp ce oxigenul coboară. Azotul în creștere trece prin mai multe etape de rectificare și condensare, crescând progresiv în puritate până când în cele din urmă devine azotul final al produsului; în mod similar, oxigenul descendent trece printr-un proces paralel pentru a deveni oxigenul produs final. Concomitent, o anumită cantitate de argon este generată în timpul procesului de rectificare; acesta este extras printr-un port de tragere lateral-argon dedicat și ulterior supus unei separări și purificări suplimentare pentru a obține produsul final de argon.

Din gazul criogenic care iese din coloana de rectificare, o porțiune curge către schimbătorul de căldură principal pentru a facilita schimbul de căldură, în timp ce o altă porțiune servește ca sursă criogenică pentru a răci alte echipamente-cum ar fi răcitoarele intermediare ale compresorului de aer-înainte de a se întoarce în coloana de rectificare pentru a reintra în procesul de separare, completând astfel un ciclu continuu.