Prosessstrøm av luftseparasjonsenheter

Prosessstrømmen til luftseparasjonsenheter omfatter primært flere nøkkeltrinn: luftkompresjon, luftrensing, varmeveksling og retting.

Det første trinnet er luftkompresjon. Luft kommer inn i luftkompressoren gjennom et luftfilter; Kompressoren fungerer omtrent som en kraftig mekanisk pumpe og øker lufttrykket betydelig. Dette er viktig fordi de påfølgende separasjonsprosessene fungerer mest effektivt under spesifikke trykkforhold. Trykket i den komprimerte luften kan nå nivåer som strekker seg fra flere til til og med dusinvis av atmosfærer.

Den komprimerte luften bærer en betydelig mengde varme, noe som nødvendiggjør at den kommer inn i luftrensestadiet. Hovedmålet med luftrensing er å fjerne urenheter-som fuktighet, karbondioksid og støv-fra trykkluften. Hvis disse urenhetene ikke fjernes, kan de fryse eller tette rørledninger i nedstrømsutstyret, og dermed forstyrre normal drift. Vanlige rensemetoder inkluderer molekylsiktadsorpsjon og avkjølingsseparasjon. Molekylære sikter fungerer som «super-absorberende svamper», som adsorberer fuktighet og karbondioksid godt; omvendt utnytter kjøleseparasjon de forskjellige flytende punktene til forskjellige gasser ved lave temperaturer, noe som får spesifikke urenheter til å bli flytende og separere ut først.

Den rensede luften strømmer deretter inn i hovedvarmeveksleren. Her gjennomgår den en varmevekslingsprosess med de kryogene gassene som kommer ut av rektifikasjonskolonnen. Den varme luften overfører sin termiske energi til de kalde gassene, og får dens egen temperatur til å synke, mens de kalde gassene absorberer denne varmen og stiger i temperatur. Denne prosessen kan sammenlignes med at to partnere deler varme, og hjelper hverandre med å nå en mer passende temperatur. Etter denne varmevekslingen synker luftens temperatur drastisk, og bringer den nær flytendepunktet.

 

Deretter kommer den avkjølte luften inn i rektifikasjonskolonnen. Rettingskolonnen fungerer som kjerneseparasjonskomponenten i hele luftseparasjonsenheten. Det fungerer omtrent som et magisk tårn, som er i stand til å skille bestanddeler som oksygen og nitrogen fra den innkommende luftstrømmen. Innenfor kolonnen oppnås separasjon ved å utnytte forskjellen i kokepunkt mellom oksygen og nitrogen. Siden nitrogen har et lavere kokepunkt enn oksygen, stiger nitrogenet i kolonnen mens oksygenet synker. Det stigende nitrogenet gjennomgår flere stadier av rektifisering og kondensering, og øker gradvis i renhet til det til slutt blir sluttproduktet nitrogen; på samme måte gjennomgår det synkende oksygenet en parallell prosess for å bli sluttproduktet oksygen. Samtidig genereres en viss mengde argon under utbedringsprosessen; dette trekkes av gjennom en dedikert argonside-trekkport og deretter utsatt for ytterligere separasjon og rensing for å gi det endelige argonproduktet.

Av den kryogene gassen som kommer ut av rektifikasjonskolonnen, strømmer en del til hovedvarmeveksleren for å lette varmevekslingen, mens en annen del fungerer som en kryogen kilde for å kjøle ned annet utstyr-som intercoolerne til luftkompressoren-før den går tilbake til rektifikasjonskolonnen for å bli med i separasjonsprosessen igjen, og dermed fullføre en kontinuerlig syklus.