Comprensión de las plantas de separación de aire:cómo dividen el aire atmosférico en gases valiosos

Una planta de separación de aire es una instalación industrial que separa el aire natural o el aire atmosférico en los gases que lo componen. Los gases recolectados en el proceso incluyen oxígeno, nitrógeno y argón, así como algunos gases inertes como neón, xenón y criptón. Dado que el nitrógeno y el oxígeno son los dos gases más comunes en la atmósfera terrestre, estos dos elementos constituyen la mayor parte de los gases recolectados en este proceso.

El proceso empleado en una planta de separación de aire se llama destilación criogénica. Enfriando el aire atmosférico a temperaturas extremadamente bajas, los gases componentes se pueden separar y recolectar. En algunas plantas también se pueden recolectar formas líquidas de nitrógeno u oxígeno.

El proceso de destilación criogénica es un procedimiento de cuatro pasos. En el primer paso, el aire atmosférico se limpia y se comprime a un rango de presión de 5 a 10 bares (4-9 atmósferas). El proceso de limpieza elimina el polvo y los contaminantes que podrían interferir con el proceso de enfriamiento. El proceso de compresión calienta el aire para eliminar los rastros de humedad antes de pasar el aire comprimido a un intercambiador de calor para enfriarlo.

Una vez enfriado el aire comprimido, el siguiente paso es la purificación. Este proceso implica hacer pasar el aire a través de un tamiz molecular, que filtra el aire mediante un proceso llamado adsorción. En este proceso, los gases o moléculas son atraídos hacia una superficie adsorbente y forman una capa encima del material adsorbente. Los tamices moleculares están diseñados para eliminar dióxido de carbono, agua y gases de hidrocarburos.

Una vez purificado el aire, se puede pasar de forma segura a la cámara de enfriamiento y destilación. La cámara de enfriamiento consta de un intercambiador de calor y corrientes criogénicas. Cuando el aire pasa a través de esta cámara, alcanza temperaturas suficientemente bajas para permitir la destilación de los gases componentes.

La destilación del aire se produce en la columna de destilación. Dependiendo de los gases que se vayan a recolectar, el aire puede pasar a través de más de una columna de destilación. Este componente utiliza refrigerante y un expansor o válvula para generar un efecto Joule-Thomson, que hace que los gases componentes del aire se enfríen y alcancen un estado líquido. Luego, los gases licuados se recolectan y se calientan a temperatura ambiente para su almacenamiento o uso.

Los gases producidos por una planta de separación de aire se utilizan en muchos procesos industriales. En algunos casos, estas formas gaseosas de estos elementos se transportan a los usuarios industriales a través de tuberías directas. En otros casos, los elementos cosechados pueden almacenarse en forma líquida o gaseosa para su posterior transporte y uso. Generalmente, grandes cantidades de gases destilados se transportan en forma líquida mediante camiones cisterna. Se pueden transportar cantidades más pequeñas en cilindros presurizados como gas.

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