Procesflow af luftseparationsenheder

Processtrømmen af ​​luftseparationsenheder omfatter primært flere nøglefaser: luftkompression, luftrensning, varmeveksling og ensretning.

Den første fase er luftkompression. Luft kommer ind i luftkompressoren gennem et luftfilter; Kompressoren virker meget som en kraftig mekanisk pumpe og øger luftens tryk markant. Dette er væsentligt, fordi de efterfølgende separationsprocesser fungerer mest effektivt under specifikke trykforhold. Trykluftens tryk kan nå niveauer, der spænder fra flere til endda snesevis af atmosfærer.

Den komprimerede luft bærer en betydelig mængde varme, hvilket nødvendiggør dens indtræden i luftrensningsstadiet. Det primære formål med luftrensning er at fjerne urenheder-såsom fugt, kuldioxid og støv-fra den komprimerede luft. Hvis disse urenheder ikke fjernes, kan de fryse eller tilstoppe rørledninger i nedstrømsudstyret og derved forstyrre normal drift. Almindelige oprensningsmetoder omfatter molekylsigteadsorption og køleseparation. Molekylærsigter fungerer som "super-absorberende svampe", der fast adsorberer fugt og kuldioxid; omvendt udnytter køleseparation de forskellige fortætningspunkter for forskellige gasser ved lave temperaturer, hvilket får specifikke urenheder til at blive flydende og udskilles først.

Den rensede luft strømmer derefter ind i hovedvarmeveksleren. Her gennemgår den en varmevekslingsproces med de kryogene gasser, der forlader rektifikationskolonnen. Den varme luft overfører sin termiske energi til de kolde gasser, hvilket får dens egen temperatur til at falde, mens de kolde gasser absorberer denne varme og stiger i temperatur. Denne proces kan sammenlignes med, at to partnere deler varme og hjælper hinanden med at nå en mere passende temperatur. Efter denne varmeudveksling falder luftens temperatur drastisk, hvilket bringer den tæt på dets likvefaktionspunkt.

 

Dernæst kommer den afkølede luft ind i rektifikationssøjlen. Ensrettersøjlen fungerer som kerneseparationskomponenten i hele luftseparationsenheden. Det fungerer meget som et magisk tårn, der er i stand til at adskille bestanddele som ilt og nitrogen fra den indkommende luftstrøm. Inden for kolonnen opnås adskillelse ved at udnytte forskellen i kogepunkter mellem ilt og nitrogen. Da nitrogen har et lavere kogepunkt end oxygen, stiger nitrogenet i søjlen, mens oxygenet falder. Det stigende nitrogen gennemgår flere stadier af rektifikation og kondensation, der gradvist øges i renhed, indtil det i sidste ende bliver det endelige produkt nitrogen; på samme måde gennemgår den faldende oxygen en parallel proces for at blive slutproduktet oxygen. Samtidig genereres en vis mængde argon under opretningsprocessen; dette trækkes ud gennem en dedikeret argonside-udtagsport og udsættes efterfølgende for yderligere adskillelse og oprensning for at give det endelige argonprodukt.

Af den kryogene gas, der forlader rektifikationssøjlen, strømmer en del til hovedvarmeveksleren for at lette varmevekslingen, mens en anden del tjener som en kryogen kilde til at afkøle andet udstyr-såsom intercoolerne i luftkompressoren-inden den vender tilbage til rektifikationssøjlen for at slutte sig til separationsprocessen, hvorved en kontinuerlig cyklus afsluttes.