Was ist eine Luftzerlegungsanlage?

Die Luftzerlegungsanlage (ASU) ist eine Industrieanlage, die dazu dient, atmosphärische Luft in ihre Hauptbestandteile zu zerlegen: Stickstoff, Sauerstoff und gelegentlich Argon und andere Edelgase. Diese Einheiten sind für die Herstellung hochreiner Gase, die in verschiedenen Branchen benötigt werden, unerlässlich. Zu den typischen Komponenten einer ASU gehören:

• Luftkompressoren : Zum Komprimieren atmosphärischer Luft.

Luftreinigungssystem : Zur Entfernung von Verunreinigungen.

Wärmetauscher : Zur Kühlung der Druckluft.

Kryo-Kühlsysteme : Zur Verflüssigung der Luft.

Destillationskolonnen : Zur Zerlegung der Luft in ihre Bestandteile.

 

Wie funktioniert eine Luftzerlegungsanlage?

Die in ASUs hauptsächlich verwendete Technik ist die fraktionierte Destillation. Hier ist eine Schritt-für-Schritt-Übersicht des Prozesses:

Kompression : Atmosphärische Luft wird in die ASU gesaugt und durch eine Reihe von Kompressoren geleitet, um ihren Druck zu erhöhen, typischerweise zwischen 5 und 10 bar Überdruck. Dieser Schritt erhöht die Effizienz nachfolgender Kühl- und Trennprozesse.

Reinigung : Die Druckluft wird gereinigt, um Verunreinigungen wie Feuchtigkeit, Kohlendioxid und Spuren von Verunreinigungen zu entfernen. Diese Reinigung ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass die abgetrennten Gase von hoher Reinheit sind und um ein Einfrieren oder Verstopfen der kryogenen Ausrüstung zu verhindern.

Kühlung : Die gereinigte Druckluft wird mithilfe von Wärmetauschern und Kühlkreisläufen auf kryogene Temperaturen abgekühlt. Durch diesen Abkühlungsprozess wird die Luft verflüssigt und die Trennung aufgrund unterschiedlicher Siedepunkte erleichtert.

Trennung : Die verflüssigte Luft wird in eine Destillationskolonne (oder mehrere Kolonnen) eingespeist, wo sie in ihre Hauptbestandteile getrennt wird:

• Stickstoff : Siedet bei -196 °C (-321 °F).
• Sauerstoff : Siedet bei -183 °C (-297 °F).
• Argon (falls abgetrennt): Siedet bei -186 °C (-303 °F).

Während die Luft in der Säule aufsteigt, wird sie allmählich erwärmt, wodurch verschiedene Komponenten an ihren jeweiligen Siedepunkten verdampfen. Beispielsweise steigt sauerstoffreicher Dampf nach oben, während sich stickstoffreiche Flüssigkeit unten sammelt. Argon wird typischerweise an einem Zwischenpunkt in der Säule entnommen.

Sammlung, Lagerung und Lieferung : Die abgetrennten Gase werden gesammelt und entweder in Druck- oder Kryotanks gelagert. Diese Gase werden dann entsprechend den spezifischen Reinheitsanforderungen verschiedener Anwendungen verteilt.

Die Effizienz einer ASU hängt stark von der engen Integration ihrer Wärmetauscher und Trennsäulen ab.

 

Anwendungen einer ASU

Gesundheitspflege

Sauerstoffversorgung : Entscheidend für medizinische Zwecke, einschließlich Atemunterstützung und Anästhesie.

Andere technische Gase : Werden in verschiedenen medizinischen Anwendungen verwendet.

Industrieller Prozess

Metallverarbeitung : Sauerstoff und Stickstoff werden beim Schneiden, Schweißen und anderen Metallbearbeitungsprozessen verwendet.

Chemische Produktion : Gase aus ASUs werden bei der Synthese von Chemikalien verwendet.

Abwasserbehandlung : Sauerstoff wird zur Verbesserung biologischer Behandlungsprozesse verwendet.

Halbleiterherstellung : Hochreine Gase sind für Prozesse wie die Wafer- und Geräteherstellung unerlässlich.

Nahrungsmittel und Getränke

Stickstoff : Wird zum Verpacken und Konservieren von Lebensmitteln verwendet, um die Haltbarkeit zu verlängern.

Energie Produktion

Verbrennungsprozesse : Hochreiner Sauerstoff wird in Kraftwerken und Stahlwerken verwendet, um die Verbrennungseffizienz zu verbessern und Emissionen zu reduzieren.

 

Abschluss

Die Luftzerlegungsanlage ist eine Eckpfeilertechnologie bei der Herstellung hochreiner Industriegase. Seine Fähigkeit, Luft effizient und kostengünstig in ihre Hauptbestandteile zu zerlegen, findet breite Anwendung im Gesundheitswesen, in industriellen Prozessen, in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Energieerzeugung. Da die Nachfrage nach diesen Gasen steigt, wird die Rolle von ASUs weiter zunehmen, angetrieben durch Fortschritte in der Kryotechnik und den steigenden Bedarf an hochreinen Gasen in verschiedenen Anwendungen.