Завод ASU производит жидкий газ в следующие семь этапов:

1.Перед сжатием воздух предварительно фильтруется от пыли.

2. Воздух сжимается, при этом конечное давление нагнетания определяется степенью восстановления и состоянием жидкости (газ или жидкость) продуктов.Типичное давление находится в диапазоне от 5 до 10 бар манометрического давления.Воздушный поток также может быть сжат до различного давления для повышения эффективности ВРУ.Во время сжатия вода конденсируется в межступенчатых охладителях.

3. Технологический воздух обычно пропускают через молекулярное сито, которое удаляет оставшийся водяной пар, а также углекислый газ, который может замерзнуть и закупорить криогенное оборудование.Молекулярные сита часто предназначены для удаления газообразных углеводородов из воздуха, поскольку они могут стать проблемой при последующей дистилляции воздуха, что может привести к взрывам.Слой молекулярных сит необходимо регенерировать.Это достигается путем установки нескольких установок, работающих в попеременном режиме, и использования сухих попутно образующихся отходящих газов для десорбции воды.

4.Технологический воздух проходит через встроенный теплообменник (обычно пластинчатый теплообменник) и охлаждается криогенными потоками продукта (и отходов).Часть воздуха сжижается с образованием жидкости, обогащенной кислородом.Оставшийся газ богаче азотом и перегоняется до почти чистого азота (обычно <1 ppm) в дистилляционной колонне высокого давления (ВД).Конденсатор этой колонны требует охлаждения, которое получается за счет дальнейшего расширения более богатого кислородом потока через клапан или через детандер (обратный компрессор).

5 В качестве альтернативы конденсатор может охлаждаться путем обмена тепла с ребойлером в дистилляционной колонне низкого давления (НД) (работающей при 1,21,3 бар абс.), когда ВРУ производит чистый кислород.Чтобы свести к минимуму стоимость сжатия, комбинированный конденсатор/ребойлер колонн ВД/НД должен работать с разницей температур всего 1-2 градуса Кельвина, что требует паяных алюминиевых теплообменников с пластинчатыми ребрами.Типичная чистота кислорода находится в диапазоне от 97,5% до 99,5% и влияет на максимальное восстановление кислорода. Охлаждение, необходимое для производства жидких продуктов, достигается с помощью эффекта JT в детандере, который подает сжатый воздух непосредственно в колонну низкого давления.Следовательно, определенная часть воздуха не подлежит отделению и должна покинуть колонну низкого давления в виде отработанного потока из ее верхней части.

6 Поскольку температура кипения аргона (87,3 К при стандартных условиях) находится между температурой кипения кислорода (90,2 К) и азота (77,4 К), аргон накапливается в нижней части колонны низкого давления.При производстве аргона отвод пара берется из зоны низкого давления.

Колонна с самой высокой концентрацией аргона.Его направляют в другую колонну для очистки аргона до желаемой чистоты, из которой жидкость возвращается в то же место в колонне НД.Использование современных структурированных насадок с очень низкими перепадами давления обеспечивает чистоту аргона менее 1 ppm.Хотя аргон присутствует менее чем в 1% входящего потока, колонна с воздушным аргоном требует значительного количества энергии из-за требуемого высокого флегмового числа (около 30) в колонне с аргоном.Охлаждение аргоновой колонны может осуществляться холодной расширенной насыщенной жидкостью или жидким азотом.

7 Наконец, продукты, произведенные в газовой форме, нагреваются за счет входящего воздуха до температуры окружающей среды.Это требует тщательно продуманной тепловой интеграции, которая должна обеспечивать устойчивость к помехам (из-за переключения слоев молекулярных сит).Во время запуска также может потребоваться дополнительное внешнее охлаждение.