HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Der Luftzerlegungsturm ist eine wichtige Anlage zur Trennung der Hauptgasbestandteile der Luft in Stickstoff, Sauerstoff und andere Edelgase. Sein Prozessablauf umfasst im Wesentlichen Schritte wie Luftkompression, Vorkühlung, Reinigung, Kühlung und Destillation. Die präzise Steuerung jedes einzelnen Schrittes ist entscheidend für die Reinheit und Stabilität der Endprodukte. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Einführung in den Prozessablauf des Luftzerlegungsturms.

1. Luftkompression und Vorkühlung

Der erste Schritt im Luftzerlegungsprozess ist die Komprimierung der Umgebungsluft. In mehreren Kompressorstufen wird die Luft auf einen Druck von 5–7 bar verdichtet. Da die Temperatur der komprimierten Luft während der Komprimierung ansteigt, werden Zwischen- und Nachkühler eingesetzt, um sie zu senken. Um den Kompressor vor Schäden durch Verunreinigungen in der Luft zu schützen, werden Partikel durch Filter entfernt. Anschließend wird die komprimierte Luft dem Vorkühlsystem zur weiteren Kühlung zugeführt, typischerweise mit Kühlwasser oder Kältemitteln wie Freon, um sie auf etwa 5 °C abzukühlen.

2. Luftreinigung und Entwässerung

Nach der Vorkühlung enthält die Luft geringe Mengen an Feuchtigkeit und Kohlendioxid. Diese Verunreinigungen können bei niedrigen Temperaturen gefrieren und Anlagen verstopfen. Daher muss die Luft gereinigt und entwässert werden. Typischerweise werden hierfür Molekularsieb-Adsorptionstürme eingesetzt, in denen durch periodische Adsorptions- und Regenerationsprozesse Wasserdampf, Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe usw. entfernt werden, um den reibungslosen Ablauf der nachfolgenden Tieftemperaturprozesse zu gewährleisten. Die gereinigte Luft ist sauber und trocken und eignet sich für nachfolgende Kühl- und Trennprozesse.

3. Hauptwärmetauscher zur Kühlung der Luft

Die gereinigte Luft wird im Hauptwärmetauscher durch Tiefkühlung abgekühlt. Der Hauptwärmetauscher ist eine der wichtigsten Komponenten im Luftzerlegungsprozess. Die Luft im Hauptwärmetauscher tauscht Wärme mit dem abgetrennten kalten Stickstoff und Sauerstoff aus, wodurch ihre Temperatur auf nahezu die Verflüssigungstemperatur gesenkt wird. Die Effizienz des Wärmeaustauschs während dieses Prozesses beeinflusst direkt den Energieverbrauch und die Reinheit des Endprodukts der Luftzerlegung. Typischerweise werden effiziente Aluminium-Plattenwärmetauscher eingesetzt, um die Wärmeaustauscheffizienz zu verbessern.

4. Trennprozess im Destillationsturm

Die gekühlte Luft wird zur Trennung der verschiedenen Luftbestandteile aufgrund ihrer unterschiedlichen Siedepunkte in den Destillationsturm geleitet. Bei niedrigen Temperaturen verflüssigt sich die Luft allmählich und bildet flüssige Luft. Diese flüssige Luft durchläuft im Destillationsturm mehrere Phasenübergänge zwischen Gas- und Flüssigphase. Im Destillationsturm werden Sauerstoff, Stickstoff und Edelgase wie Argon getrennt. Die Sauerstoffkonzentration steigt am Boden des Turms allmählich an, während sich Stickstoff am Kopf abscheidet. Durch die Destillation lassen sich reiner Sauerstoff und Stickstoff mit hoher Reinheit gewinnen.

5. Extraktion von Sauerstoff- und Stickstoffprodukten

Die Sauerstoff- und Stickstoffgewinnung ist der letzte Schritt im Luftzerlegungsturm. Flüssiger Sauerstoff und Stickstoff werden aus dem Destillationsturm abgetrennt und mittels Wärmetauschern auf Raumtemperatur erwärmt, um den gewünschten gasförmigen Zustand zu erreichen. Diese Gase werden anschließend in Lagertanks geleitet oder direkt an die Abnehmer geliefert. Zur Steigerung der Prozesseffizienz und Produktreinheit wird mitunter eine Doppelturmkonstruktion eingesetzt, um Argon für industrielle Anwendungen zusätzlich von Sauerstoff und Stickstoff zu trennen.

6. Steuerung und Optimierung

Der gesamte Prozess in Luftzerlegungstürmen erfordert ein komplexes Steuerungssystem, das die Kompression, Kühlung, den Wärmeaustausch und die Trennprozesse in Echtzeit überwacht und anpasst, um die Qualität der Endprodukte zu gewährleisten. Moderne Luftzerlegungstürme sind typischerweise mit automatisierten Steuerungssystemen ausgestattet, die mithilfe von Sensoren und Steuerungssoftware Parameter wie Temperatur, Druck und Durchfluss präzise regeln, um den Energieverbrauch im Produktionsprozess und die Reinheit des Gasprodukts zu optimieren.

Der Prozessablauf im Luftzerlegungsturm umfasst mehrere Schritte wie Luftkompression, Vorkühlung, Reinigung, Tiefkühlung und Destillation. Durch diese Prozesse lassen sich Sauerstoff, Stickstoff und Edelgase aus der Luft effektiv abtrennen. Die Entwicklung moderner Luftzerlegungsturmtechnologie hat den Trennprozess effizienter und energieärmer gestaltet, was für die Anwendung von Industriegasen von großer Bedeutung ist.

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