Процес на въздушно разделяне

Процесът на въздушноразделителните агрегати включва основно няколко ключови етапа: компресия на въздуха, пречистване на въздуха, топлообмен и ректификация.

Първият етап е компресия на въздуха. Въздухът влиза във въздушния компресор през въздушен филтър; действайки много като мощна механична помпа, компресорът значително увеличава налягането на въздуха. Това е от съществено значение, тъй като последващите процеси на разделяне работят най-ефективно при специфични условия на налягане. Налягането на сгъстения въздух може да достигне нива от няколко до дори десетки атмосфери.

Сгъстеният въздух носи значително количество топлина, което налага влизането му в етапа на пречистване на въздуха. Основната цел на пречистването на въздуха е да премахне примесите-като влага, въглероден диоксид и прах-от сгъстения въздух. Ако тези примеси не бъдат отстранени, те могат да замръзнат или да запушат тръбопроводи в оборудването надолу по веригата, като по този начин нарушат нормалните операции. Общите методи за пречистване включват адсорбция с молекулярно сито и разделяне чрез охлаждане. Молекулярните сита функционират като "супер-абсорбиращи гъби," здраво абсорбиращи влага и въглероден диоксид; обратно, разделянето чрез охлаждане използва различните точки на втечняване на различни газове при ниски температури, което води до втечняване и отделяне на специфични примеси.

След това пречистеният въздух се влива в главния топлообменник. Тук той претърпява процес на топлообмен с криогенните газове, излизащи от ректификационната колона. Горещият въздух предава топлинната си енергия на студените газове, причинявайки собствената си температура да спада, докато студените газове абсорбират тази топлина и повишават температурата. Този процес може да се оприличи на двама партньори, споделящи топлина, като си помагат взаимно да достигнат по-подходяща температура. След този топлообмен температурата на въздуха спада драстично, доближавайки го до точката му на втечняване.

 

След това охладеният въздух влиза в коригиращата колона. Ректификационната колона служи като компонент за разделяне на сърцевината на цялото устройство за разделяне на въздуха. Той функционира много като магическа кула, способна да отделя съставки като кислород и азот от входящия въздушен поток. В рамките на колоната разделянето се постига чрез използване на разликата в точките на кипене между кислорода и азота. Тъй като азотът има по-ниска точка на кипене от кислорода, азотът се издига в колоната, докато кислородът се спуска. Издигащият се азот претърпява множество етапи на ректификация и кондензация, прогресивно увеличавайки чистотата си, докато в крайна сметка се превърне в крайния азотен продукт; по подобен начин низходящият кислород претърпява паралелен процес, за да се превърне в крайния продукт кислород. Едновременно с това по време на процеса на ректификация се генерира определено количество аргон; това се изтегля през специален аргонов отвор-за изтегляне и впоследствие се подлага на допълнително разделяне и пречистване, за да се получи крайният аргонов продукт.

От криогенния газ, излизащ от ректификационната колона, една част тече към главния топлообменник, за да улесни топлообмена, докато друга част служи като криогенен източник за охлаждане на друго оборудване-като междинните охладители на въздушния компресор-преди да се върне в ректификационната колона, за да се присъедини отново към процеса на разделяне, като по този начин завършва непрекъснат цикъл.