Die Luftzerlegungsanlage bleibt ein Schlüsselgerät in einer Vielzahl von Anwendungen und Industrien.
Da die wachsende Nachfrage nach Industriegasen weiter zunimmt, bietet die Luftzerlegungsanlage eine zuverlässige und effiziente Methode zur Erzeugung dieser Gase in den erforderlichen Reinheitsgraden. Gleichzeitig bietet der Luftzerlegungsprozess eine kostengünstige Methode zur Herstellung von hochreinen Gasen im Vergleich zu anderen Methoden, wobei große Mengen produziert werden, was zu Skaleneffekten und reduzierten Produktionskosten pro Einheit im Laufe der Zeit führt.
Aber was genau ist eine Luftzerlegungsanlage, wie funktioniert sie und was sind ihre Hauptanwendungen? Hier ist ein Leitfaden zur LZA, basierend auf unserer Erfahrung in der kryogenen Technik sowie im Design und der Herstellung dieser Anlagen.
Was ist eine Luftzerlegungsanlage (LZA)?
Eine Luftzerlegungsanlage ist eine industrielle Anlage zur Trennung von atmosphärischer Luft in ihre Hauptbestandteile (nämlich Stickstoff, Sauerstoff und in einigen Fällen Argon und andere Edelgase). Diese Anlagen bestehen typischerweise aus Elementen wie Luftkompressoren, einem Luftreinigungssystem, Wärmetauschern, kryogenen Kühlsystemen und Destillationskolonnen, unter anderem.
Wie funktioniert eine Luftzerlegungsanlage?
Während es verschiedene Methoden gibt, die von einer Luftzerlegungsanlage durchgeführt werden können, ist die fraktionierte Destillation die primäre Trenntechnik, die angewendet wird.
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Das Hauptarbeitsprinzip hinter einer Luftzerlegungsanlage ist die Trennung der Luft durch deren Verflüssigungs- und Destillationsprozesse. Eine vereinfachte Übersicht darüber, wie eine Luftzerlegungsanlage typischerweise funktioniert, sieht folgendermaßen aus:
- Kompression: In diesem Stadium wird atmosphärische Luft in die Luftzerlegungsanlage gezogen und durch eine Reihe von Kompressoren geleitet, um den Druck zu erhöhen. Der Zweck besteht darin, die nachfolgenden Kühl- und Trennprozesse effizienter zu machen, wobei typische Druckbereiche zwischen 5 und 10 bar liegen.
- Reinigung: Vor der weiteren Verarbeitung wird die komprimierte Luft typischerweise gereinigt, um Verunreinigungen (einschließlich Feuchtigkeit, Kohlendioxid oder Spurenschadstoffe) zu entfernen. Dieser Schritt stellt sicher, dass die getrennten Gase von hoher Reinheit sind und vermeidet Probleme wie das Einfrieren oder Verstopfen der kryogenen Ausrüstung.
- Kühlung: Die nun gereinigte, komprimierte Luft wird mittels einer Reihe von Wärmetauschern und Kühlzyklen auf kryogene Temperaturen abgekühlt. Dies führt zur Verflüssigung der Luft, da die kryogene Destillation auf den Unterschieden der Siedepunkte der verschiedenen Komponenten basiert.
- Trennung: Die nun kalte, verflüssigte Luft wird in eine Destillationskolonne (oder eine Reihe von Destillationskolonnen) geleitet, sodass die Luft basierend auf den Unterschieden in den Siedepunkten in ihre Hauptbestandteile getrennt wird:
- Stickstoff hat einen niedrigeren Siedepunkt (-196°C) als Sauerstoff (-183°C).
- Argon, falls getrennt, hat einen noch niedrigeren Siedepunkt (-186°C).
Während die Luft die Kolonne aufsteigt, wird sie allmählich erwärmt und verschiedene Komponenten verdampfen bei ihren jeweiligen Siedepunkten. Zum Beispiel steigt sauerstoffreiches Gas an die Spitze der Kolonne, während stickstoffreiche Flüssigkeit sich am Boden sammelt. Das Argon, falls vorhanden, wird normalerweise als Nebenprodukt an einem Zwischenpunkt in der Kolonne extrahiert.
- Sammlung, Lagerung und Lieferung: Die getrennten Gase werden gesammelt und in Lagertanks, entweder Drucktanks oder kryogene Tanks, geleitet. Von dort aus können die Gase je nach Reinheitsanforderungen an verschiedene Industrien und Anwendungen verteilt und geliefert werden.
Bei diesen Operationen ist es entscheidend, dass die Luftzerlegungsanlage eine sehr enge Integration von Wärmetauschern und Trennkolonnen aufweist, um ihre Effizienz sicherzustellen.
Anwendungen einer Luftzerlegungsanlage
- Gesundheitswesen: Der Einsatz von Sauerstoff und anderen technischen Gasen im Gesundheitswesen kann von einer Luftzerlegungsanlage profitieren.
- Industrieprozesse: Die Luftzerlegungsanlage ist Teil der angewandten kryogenen Technologien in der Industrie für Prozesse wie Metallverarbeitung, Chemieproduktion und Abwasserbehandlung. Sie ist auch an der Erzeugung von hochreinen Gasen für die Halbleiterindustrie beteiligt, beispielsweise für Prozesse wie die Waferherstellung und die Gerätefertigung.
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- Lebensmittel und Getränke: Stickstoff wird als Teil der sogenannten „Lebensmittelgase“ verwendet, die in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zur Verpackung und Konservierung von Produkten eingesetzt werden.
- Energieerzeugung: Eine Luftzerlegungsanlage kann hochreinen Sauerstoff für den Einsatz in Verbrennungsprozessen in Kraftwerken und Stahlwerken liefern.
Cryospain: Experten für LZA-Projekte
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