Was ist eine Luftzerlegungsanlage?

Eine Luftzerlegungsanlage ist eine Industrieanlage, die natürlich vorkommende Luft oder atmosphärische Luft in ihre Gasbestandteile zerlegt. Die dabei gewonnenen Gase umfassen 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 größten Teil der dabei gewonnenen Gase aus.

Der in einer Luftzerlegungsanlage angewandte Prozess wird als Tieftemperaturdestillation bezeichnet. Durch Abkühlen der Luft auf extrem niedrige Temperaturen können die Gaskomponenten abgetrennt und geerntet werden. Bei einigen Pflanzen können auch flüssige Formen von Stickstoff oder Sauerstoff geerntet werden.

Das Tieftemperatur-Destillationsverfahren ist ein vierstufiges Verfahren. Im ersten Schritt wird die atmosphärische Luft gereinigt und auf einen Druckbereich von 5 bis 10 bar (4 bis 9 Atmosphären) komprimiert. Der Reinigungsprozess entfernt Staub und Verunreinigungen, die den Kühlprozess stören könnten. Der Kompressionsprozess erwärmt die Luft, um Feuchtigkeitsspuren zu entfernen, bevor die komprimierte Luft zur Kühlung einem Wärmetauscher zugeführt wird.

Wenn die Druckluft abgekühlt ist, ist der nächste Schritt die Reinigung. Bei diesem Prozess wird die Luft durch ein Molekularsieb geleitet, das die Luft durch einen als Adsorption bezeichneten Prozess filtert. Bei diesem Verfahren werden Gase oder Moleküle von einer Adsorptionsmitteloberfläche angezogen und bilden eine Schicht auf dem Adsorptionsmittelmaterial. Die Molekularsiebe dienen zur 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 Kryoströmen. Wenn die Luft durch diese Kammer geleitet wird, erreicht sie ausreichend niedrige Temperaturen, um die Destillation der Gaskomponenten zu ermöglichen.

Die Destillation der Luft erfolgt in der Destillationskolonne. Je nach den zu erntenden Gasen kann die Luft mehr als eine Destillationskolonne passieren. Diese Komponente verwendet Kältemittel und einen Expander oder ein Ventil, um einen Joule-Thomson-Effekt zu erzeugen, der bewirkt, dass die Gase der Komponente der Luft abkühlen und einen flüssigen Zustand erreichen. Die verflüssigten Gase werden dann gesammelt und zur Lagerung oder Verwendung auf Umgebungstemperatur erwärmt.

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