Luftzerlegungsanlagen verstehen:Wie sie atmosphärische Luft in wertvolle Gase zerlegen

Eine Luftzerlegungsanlage ist eine Industrieanlage, die natürlich vorkommende Luft oder atmosphärische Luft in ihre Gasbestandteile zerlegt. Zu den dabei gewonnenen Gasen gehören Sauerstoff, Stickstoff und Argon sowie einige Inertgase wie Neon, Xenon und Krypton. Da Stickstoff und Sauerstoff die beiden häufigsten Gase in der Erdatmosphäre sind, machen diese beiden Elemente den Großteil der bei diesem Prozess gewonnenen Gase aus.

Der in einer Luftzerlegungsanlage eingesetzte Prozess wird als kryogene Destillation bezeichnet. Durch Abkühlen der atmosphärischen Luft auf extrem niedrige Temperaturen können die Gasbestandteile getrennt und gewonnen werden. In einigen Anlagen können auch flüssige Formen von Stickstoff oder Sauerstoff geerntet werden.

Der kryogene Destillationsprozess ist ein vierstufiges Verfahren. Im ersten Schritt wird atmosphärische Luft gereinigt und auf einen Druckbereich von 5 bis 10 bar (4-9 Atmosphären) komprimiert. Durch den Reinigungsprozess werden Staub und Verunreinigungen entfernt, die den Kühlprozess beeinträchtigen könnten. Beim Kompressionsprozess wird die Luft erhitzt, um Feuchtigkeitsspuren zu entfernen, bevor die Druckluft zur Kühlung an einen Wärmetauscher weitergeleitet wird.

Wenn die Druckluft abgekühlt ist, erfolgt als nächster Schritt die Reinigung. Bei diesem Prozess wird die Luft durch ein Molekularsieb geleitet, das die Luft durch einen Prozess namens Adsorption filtert. Bei diesem Prozess werden Gase oder Moleküle von einer adsorbierenden Oberfläche angezogen und bilden eine Schicht auf dem adsorbierenden Material. Die Molekularsiebe dienen der Entfernung von Kohlendioxid, Wasser und Kohlenwasserstoffgasen.

Nachdem die Luft gereinigt ist, kann sie sicher in die Kühl- und Destillationskammer geleitet werden. Die Kühlkammer besteht aus einem Wärmetauscher und kryogenen Strömen. Wenn die Luft durch diese Kammer geleitet wird, erreicht sie ausreichend niedrige Temperaturen, um die Destillation der Gasbestandteile zu ermöglichen.

Die Destillation der Luft erfolgt in der Destillationskolonne. Abhängig von den zu gewinnenden Gasen kann die Luft mehr als eine Destillationskolonne durchlaufen. Diese Komponente nutzt Kältemittel und einen Expander oder ein Ventil, um einen Joule-Thomson-Effekt zu erzeugen, der dazu führt, dass die Gasbestandteile der Luft abkühlen und einen flüssigen Zustand erreichen. Die verflüssigten Gase werden dann gesammelt und zur Lagerung oder Verwendung auf Umgebungstemperatur erwärmt.

Die in einer Luftzerlegungsanlage erzeugten Gase werden in vielen industriellen Prozessen verwendet. In einigen Fällen werden diese gasförmigen Formen dieser Elemente über direkte Pipelines zu industriellen Abnehmern transportiert. In anderen Fällen können die geernteten Elemente für den späteren Transport und die Verwendung in flüssiger oder gasförmiger Form gelagert werden. Größere Mengen der destillierten Gase werden üblicherweise in flüssiger Form mit Tankwagen transportiert. Kleinere Mengen können als Gas in Druckflaschen transportiert werden.

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