Cos'è un'unità di separazione dell'aria?

L'unità di separazione dell'aria (ASU) è una struttura industriale progettata per separare l'aria atmosferica nei suoi componenti primari: azoto, ossigeno e occasionalmente argon e altri gas rari. Queste unità sono essenziali per la produzione di gas ad elevata purezza richiesti in vari settori. I componenti tipici di un'ASU includono:

• Compressori d'aria : per comprimere l'aria atmosferica.

Sistema di purificazione dell'aria : per rimuovere le impurità.

Scambiatori di calore : Per raffreddare l'aria compressa.

Sistemi di raffreddamento criogenici : per liquefare l'aria.

Colonne di distillazione : Per separare l'aria nei suoi componenti.

 

Come funziona un'unità di separazione dell'aria?

La tecnica principale utilizzata nelle ASU è la distillazione frazionata. Ecco uno schema passo passo del processo:

Compressione : l'aria atmosferica viene aspirata nell'ASU e fatta passare attraverso una serie di compressori per aumentarne la pressione, in genere tra 5 e 10 bar. Questo passaggio migliora l'efficienza dei successivi processi di raffreddamento e separazione.

Purificazione : l'aria compressa viene purificata per rimuovere impurità come umidità, anidride carbonica e tracce di contaminanti. Questa purificazione è fondamentale per garantire che i gas separati siano di elevata purezza e per prevenire il congelamento o l'ostruzione dell'apparecchiatura criogenica.

Raffreddamento : l'aria compressa purificata viene raffreddata a temperature criogeniche utilizzando scambiatori di calore e cicli di refrigerazione. Questo processo di raffreddamento liquefa l'aria, facilitando la separazione in base alle differenze nei punti di ebollizione.

Separazione : l'aria liquefatta viene immessa in una colonna di distillazione (o colonne multiple), dove viene separata nei suoi componenti primari:

• Azoto : bolle a -196°C (-321°F).
• Ossigeno : bolle a -183°C (-297°F).
• Argon (se separato): bolle a -186°C (-303°F).

Man mano che l'aria risale la colonna, viene gradualmente riscaldata, facendo evaporare i diversi componenti nei rispettivi punti di ebollizione. Ad esempio, il vapore ricco di ossigeno sale verso l'alto, mentre il liquido ricco di azoto si raccoglie sul fondo. L'argon viene tipicamente estratto in un punto intermedio della colonna.

Raccolta, stoccaggio e consegna : i gas separati vengono raccolti e conservati in serbatoi pressurizzati o criogenici. Questi gas vengono poi distribuiti in base ai requisiti di purezza specifici delle diverse applicazioni.

L'efficienza di un'ASU dipende in larga misura dalla stretta integrazione dei suoi scambiatori di calore e delle colonne di separazione.

 

Applicazioni di un'ASU

Assistenza sanitaria

Fornitura di ossigeno : fondamentale per uso medico, compreso il supporto respiratorio e l'anestesia.

Altri gas tecnici : utilizzati in varie applicazioni mediche.

Processi industriali

Fabbricazione dei metalli : l'ossigeno e l'azoto vengono utilizzati nel taglio, nella saldatura e in altri processi di lavorazione dei metalli.

Produzione chimica : i gas delle ASU vengono utilizzati nella sintesi di sostanze chimiche.

Trattamento delle acque reflue : l'ossigeno viene utilizzato per migliorare i processi di trattamento biologico.

Produzione di semiconduttori : i gas ad elevata purezza sono essenziali per processi come la produzione di wafer e la fabbricazione di dispositivi.

Cibo e bevande

Azoto : utilizzato per confezionare e conservare i prodotti alimentari per prolungarne la durata di conservazione.

Produzione di energia

Processi di combustione : l'ossigeno ad elevata purezza viene utilizzato nelle centrali elettriche e nelle acciaierie per migliorare l'efficienza della combustione e ridurre le emissioni.

 

Conclusione

L'unità di separazione dell'aria è una tecnologia fondamentale nella produzione di gas industriali ad elevata purezza. La sua capacità di separare l'aria nei suoi componenti primari in modo efficiente ed economico trova ampie applicazioni nel settore sanitario, nei processi industriali, nell'industria alimentare e delle bevande e nella produzione di energia. Con la crescita della domanda di questi gas, il ruolo delle ASU continuerà ad espandersi, spinto dai progressi nell’ingegneria criogenica e dalla crescente necessità di gas ad elevata purezza in varie applicazioni.