Sestava glavnega sistema opreme za ločevanje plinov

Oprema za nizkotlačno ločevanje plinov je sestavljena iz štirih glavnih sistemov: sistema za stiskanje zraka, sistema za čiščenje nečistoč in izmenjave toplote, hladilnega sistema in sistema za utekočinjenje. Ustrezna mehanska oprema vključuje kompresor zračne turbine, zračni hladilni stolp, turbinski ekspander in frakcionirni stolp. Načelo delovanja nizkotlačne opreme za ločevanje plinov temelji na ciklu utekočinjanja in teoriji rektifikacije. Vhodni zrak je najprej stisnjen in ohlajen s stolpom za hlajenje zraka turbinskega kompresorja na tlak 0.5 MPa in temperaturo približno 303k, nato pa vstopi v stikalni izmenjevalnik toplote ( E1 in E2). Oba izmenjevalnika toplote lahko odstranita vodo in ogljikov dioksid v zraku ter izvajata izmenjavo toplote. Zrak se ohladi na temperaturo blizu temperature utekočinjenja (101 K) in nato pošlje v spodnji stolp. Del zraka se odvzame iz spodnjega stolpa in pošlje v izmenjevalnik toplote (E2) za ogrevanje. Ogret zrak se združi z majhno količino hladnega zraka iz spodnjega stolpa in vstopi v turbinski ekspander za adiabatno raztezanje, da se ustvari potrebna hladilna zmogljivost, ki se nato pošlje v zgornji stolp za popravljanje. Preostali zrak se predhodno rektificira v spodnjem stolpcu. Na dnu dobimo utekočinjeni zrak, ki vsebuje 38 odstotkov kisika, na vrhu spodnjega stolpa čisti tekoči dušik, ki vsebuje 99,99 odstotka dušika, na sredini pa umazan tekoči dušik, ki vsebuje približno 95 odstotkov dušika. Utekočinjeni zrak, čisti tekoči dušik in umazan tekoči dušik se ekstrahirajo iz spodnjega stolpca in zmanjšajo tlak na približno 0,05 MPa skozi dušilni ventil, nato pa se pošljejo v zgornji stolpec kot refluksna tekočina. Tu se izvede drugo globoko nizkotemperaturno rektificiranje, da se pridobi kisik visoke čistosti, ki vsebuje 99.6-99.8 odstotkov kisika na dnu zgornjega stolpca. Teče skozi toplotni izmenjevalnik (E4, E2, E1) za izmenjavo toplote z zrakom in se izpusti iz kolone, potem ko se segreje na atmosfersko temperaturo. Na vrhu zgornjega stolpca se pridobi dušik visoke čistosti z 99,999 odstotki dušika, na sredini zgornjega stolpca pa dušik iz odplak s približno 96 odstotki dušika. Vsi se s toplotnimi izmenjevalniki (E3, E4, E2, E1) ponovno segrejejo na atmosfersko temperaturo in nato odvedejo v enoto.