Separación de aire criogénica a pequeña escala

Los sistemas criogénicos de separación de aire pequeños se utilizan ampliamente en operaciones medianas y grandes y utilizan tecnología de separación criogénica de aire para producir nitrógeno, oxígeno y argón como salidas de gas o líquido. Para la producción de oxígeno y nitrógeno ultrapuros, se recomiendan los métodos criogénicos de separación de aire pequeños. Esta tecnología es la opción más económica para instalaciones de alta producción y se utiliza en todas las operaciones que producen productos de gas industrial licuado. El rendimiento de gas y líquido requerido, la pureza del producto y la presión de suministro influyen en la complejidad del proceso de separación criogénica de aire, así como el tamaño físico del equipo y la energía necesaria para operarlo.

Pasos detallados del proceso de separación criogénica del aire

1. Compresión de aire: El aire ambiente se comprime mediante un turbocompresor multietapa con intercooler y las partículas de polvo se eliminan con filtros mecánicos.
2. Refrigeración y purificación del aire: se utiliza agua de refrigeración para enfriar el aire y eliminar las partículas solubles. El agua de refrigeración se enfría mediante un enfriador evaporativo y se utilizan adsorbedores para eliminar el dióxido de carbono, el vapor de agua y los hidrocarburos.
3. Intercambio de calor a baja temperatura: el intercambiador de calor a contraflujo enfría el aire hasta cerca de la temperatura de licuefacción y utiliza gas de escape de nitrógeno para preenfriarlo.
4. Producción de frío y compresión interna del producto: la corriente lateral de aire se comprime mediante un compresor de refuerzo de aire, la producción de frío y la expansión se logran mediante una turbina de expansión y la corriente lateral se licúa aún más en un separador de líquido. El intercambiador de calor de alta presión vaporiza los productos de oxígeno y nitrógeno y los calienta a temperatura ambiente.
5. Destilación criogénica por aire: el aire licuado enfriado se separa en líquido rico en oxígeno y nitrógeno puro en la columna de presión. El condensador superior licúa el nitrógeno y el recalentador inferior mejora la pureza del oxígeno.
6. Rectificación criogénica de argón: una columna adicional separa el argón, la corriente lateral se separa del oxígeno en la columna de argón crudo, el oxígeno líquido se refluye a la columna de baja presión y el nitrógeno se elimina aún más en la columna de argón puro.