MIBŐL ÁLL A LEVEGŐ ÉS MI A LEVEGŐSZÉTVÁLASZTÁS?
A levegő egy gázelegy, nagy részben nitrogénből (78%), oxigénből (21%), és argonból (0,9%) áll. A maradék 0,1%-ot szén-dioxid, és olyan nemesgázok alkotják, mint a neon, hélium, kripton, xenon.
A levegőszétválasztó üzemekben egy desztillációs folyamat (alacsony hőmérsékletű rektifikálás) segítségével bontjuk a levegőt alkotóelemeire, kihasználva, hogy az egyes gázok forráspontja – és ennek folytán cseppfolyós állapotban illékonysága – kisebb-nagyobb mértékben eltér egymástól. Így nyerjük ki nagytisztaságú koncentrációban a nitrogént, oxigént és argont – gáz vagy cseppfolyós halmazállapotban.
LEVEGŐ ALKOTÓRÉSZEI
A KRIOGÉN LEVEGŐSZÉTVÁLASZTÁS TECHNOLÓGIAI FOLYAMATA
1. A levegő sűrítése
A beszívott, mechanikus szennyezőktől a porszűrőben megtisztított környezeti levegőt kompresszor sűríti a technológiától megkövetelt (pl. 6 bar) nyomásra.
2. A levegő előhűtése
Ahhoz, hogy a levegőt alkotóelemeire bonthassák, cseppfolyós halmazállapot szükséges, amit a levegő extrém lehűtésével érnek el. Az előhűtés során a kompressziós hőt és a levegő nedvességtartalmának nagy részét vízhűtéses hűtőkben vonják el.
3. A levegő tisztítása
A sűrített (komprimált) levegőt vízgőz és szén-dioxid tartalmától molekulaszitával (szintetikus zeolittal) töltött adszorberekben tisztítják meg annak érdekében, hogy ezek az alkotórészek a technológia alacsony hőmérsékletű szakaszain, szilárd alakban ki csapódva, ne okozzanak zavart.
4. A levegő cseppfolyósítása
Ezután a tiszta levegő a hőcserélőkben, az ellenáramban kimenő hideg gázoktól előhűtve kerül adiabatikus–munkavégzéses és fojtásos expanzióra, minek következtében ca. -175 ⁰C fokra lehűtve és cseppfolyósodva a rektifikáló oszlopba jut. A korszerű, modern technológiákban a hűtési teljesítmény nagy részét expanziós turbinák adják. Amennyiben a termékeket cseppfolyós állapotban vesszük el, akkor általában külön hűtő-körfolyamatot is kell alkalmazni.
5. A levegő szétválasztása
A cseppfolyós levegő tiszta oxigénre és nitrogénre történő szétválasztása kétoszlopos rendszerű rektifikáló oszlopban megy végbe. Az alsó oszlopban közepes, a felső oszlopban kis, közel légköri nyomás uralkodik, köztük pedig egy hőcserélő, az ún. kondenzátor helyezkedik el. A szétválasztás a levegő alkotórészeinek forráspont-különbsége alapján megy végbe: az oxigén -183 ⁰C fokon, a nitrogén -196 ⁰C fokon cseppfolyósodik.
A cseppfolyós levegő folyamatos desztillálásával (egyidejű többszöri elgőzölögtetésével és kondenzáltatásával) a rektifikáló oszlopban felfelé áramló gőz egyre dúsabb nitrogénben, a lefelé folyó folyadék pedig oxigénben. Az argon kinyeréséhez további desztilláló oszlop(ok) és technológiai lépés(ek) beiktatása szükséges.
6-7. A termékek kinyerése és tárolása
A cseppfolyós oxigént, nitrogént és argont kriogén tárolótartályokba vezetik, ahonnan kriogén szállítótartályokkal kerülhetnek a felhasználókhoz, vagy nagynyomású kriogén folyadékszivattyúkkal, elpárologtatókon keresztül palackozhatók.
Gázalakú kinyerés esetében csővezetékes ellátás is megoldható, ilyenkor a közbenső tárolás ún. puffertartályban (vagy gazométerben) történik, a szállítási nyomás eléréséhez pedig kompresszorra van szükség.
