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Anlagen zur Luftzerlegung

Für unterschiedlichste Produktionsprozesse in der Industrie werden grosse Mengen an Sauerstoff und Stickstoff benötigt. Hier kommen unsere Grossanlagen für die Vor-Ort-Erzeugung zum Einsatz.

Anwendungsgebiete

  • Sauerstoff: Lebensmittelindustrie, Chemie/Petrochemie, Metallindustrie, Raffinerie, Medizin, Halbleiterindustrie, Raumfahrt, Glasindustrie, Wasseraufbereitung

  • Stickstoff: Lebensmittelindustrie, Chemie und Petrochemie, Maschinenbau, Labor, Ölraffinerie, Medizin, Halbleiterindustrie, Eisen- und Stahlindustrie, Glasindustrie

  • Argon: Maschinenbau, Labor, Halbleiterindustrie, Eisen- und Stahlindustrie

Ab einer Durchsatzmenge von ca. 4.000 m³/h Sauerstoff und ca. 3.000 m³/h Stickstoff setzen wir eine Luftzerlegungsanlage (LZA) ein.

Bei dieser hochkomplexen Technologie können wir auf die Expertise unseres erfahrenen, internationalen Engineering-Teams zurückgreifen.

Weltweit betreibt AIR LIQUIDE etwa 500 Produktionseinheiten verschiedender Grösse in 60 Ländern.

Historie

Um die Jahrhundertwende gelang es erstmals, Luft zu verflüssigen. Voraussetzung war die Erkenntnis, dass sich komprimierte Luft bei ihrer Entspannung abkühlt. Die Rektifikation (Destillation, bei der Flüssigkeit und Dampf im Gegenstrom geführt werden) ermöglichte die industrielle Nutzung der Luftgase.

Schematische Darstellung einer LZA

Das Funktionsprinzip

Ein Luftverdichter saugt Luft über einen Filter an und komprimiert sie. Anschliessend wird die Luft auf <20°C abgekühlt. Feuchtigkeit und in der Luft enthaltene Verunreinigungen wie Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe werden in nachgeschalteten Adsorbern abgeschieden.

In der Coldbox wird eine weitere Abkühlung der Prozessluft erreicht. Die kalten Produktgase aus der Destillationskolonne geben hier ihre Kälte an die Prozessluft ab. Während sie sich dabei annähernd auf Umgebungstemperatur aufwärmen, wird die Prozessluft fast auf Verflüssigungstemperatur abgekühlt.

Die Prozessluft strömt dann in die Mitteldruckkolonne. Dort erfolgt die Zerlegung der Luft in Stickstoff und eine sauerstoffreiche Flüssigkeit. Aufsteigender, gasförmiger Stickstoff wird am Kopf der Kolonne verflüssigt. Die dabei freiwerdende Kondensationswärme wird genutzt, um im Gegenzug den flüssigen Sauerstoff zu verdampfen, der sich am Boden der Niederdruckkolonne ansammelt.

Am Kopf der unteren Kolonne kann sowohl gasförmiger als auch verflüssigter Stickstoff als hochreines Produkt abgezogen werden. Diese werden entweder direkt via Pipeline zum Kunden weitergeleitet oder in Tanks zwischengelagert.

Ein Teil des flüssigen Stickstoffs wird als Waschflüssigkeit in der Niederdruckkolonne verwendet. In dieser wird die sauerstoffreiche Flüssigkeit aus der unteren Kolonne in flüssigen bzw. gasförmigen Sauerstoff und gasförmigen Stickstoff aufgetrennt.

Zur Kälteerzeugung werden Turbinen eingesetzt, in denen das Gas entspannt = abgekühlt wird. Ist die Durchflussmenge gross genug, werden die Turbinen mit einem Kompressor oder einem elektrischen Generator gekoppelt. Dadurch kann die freiwerdende Energie des sich entspannenden Gases teilweise zurückgewonnen werden.

Luftzerlegungsanlage in Realität

Edelgasgewinnung

Zur Gewinnung von Argon wird aus der Niederdruckkolonne ein Sauerstoff-Argon-Gemisch entnommen. In einem separaten Verfahren wird der enthaltene Sauerstoff und Stickstoff abgeschieden und hochreines Argon als Endprodukt erhalten.

Auch für die Gewinnung der Edelgase Xenon, Krypton, Helium und Neon werden separate Destillationskolonnen benötigt. Xenon und Krypton werden durch eine weitere Destillation des gewonnenen flüssigen Sauerstoffs erhalten. Helium und Neon werden über die Destillation der abgelassenen unkondensierbaren Gase gewonnen.

Den Edelgasen kommt vor allem aufgrund ihrer Eigenschaft als sogenannte Inertgase eine hohe Bedeutung zu.

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