O que é uma unidade de separação de ar?

A Unidade de Separação de Ar (ASU) é uma instalação industrial projetada para separar o ar atmosférico em seus componentes primários: nitrogênio, oxigênio e, ocasionalmente, argônio e outros gases raros. Essas unidades são essenciais para a produção de gases de alta pureza necessários em diversos setores. Os componentes típicos de uma ASU incluem:

• Compressores de Ar : Para comprimir o ar atmosférico.

Sistema de purificação de ar : Para remover impurezas.

Trocadores de Calor : Para resfriar o ar comprimido.

Sistemas de resfriamento criogênico : Para liquefazer o ar.

Colunas de Destilação : Para separar o ar em seus componentes.

 

Como funciona uma unidade de separação de ar?

A principal técnica usada em ASUs é a destilação fracionada. Aqui está um esboço passo a passo do processo:

Compressão : O ar atmosférico é aspirado para dentro da ASU e passado por uma série de compressores para aumentar sua pressão, normalmente entre 5 e 10 bar manométrica. Esta etapa aumenta a eficiência dos processos subsequentes de resfriamento e separação.

Purificação : O ar comprimido é purificado para remover impurezas como umidade, dióxido de carbono e vestígios de contaminantes. Esta purificação é crucial para garantir que os gases separados sejam de alta pureza e para evitar congelamento ou entupimento do equipamento criogênico.

Resfriamento : O ar comprimido purificado é resfriado a temperaturas criogênicas usando trocadores de calor e ciclos de refrigeração. Este processo de resfriamento liquefaz o ar, facilitando a separação com base nas diferenças de pontos de ebulição.

Separação : O ar liquefeito é alimentado em uma coluna de destilação (ou colunas múltiplas), onde é separado em seus componentes primários:

• Nitrogênio : ferve a -196°C (-321°F).
• Oxigênio : ferve a -183°C (-297°F).
• Argônio (se separado): Ferve a -186°C (-303°F).

À medida que o ar sobe pela coluna, ele é gradualmente aquecido, fazendo com que diferentes componentes evaporem em seus respectivos pontos de ebulição. Por exemplo, o vapor rico em oxigênio sobe até o topo, enquanto o líquido rico em nitrogênio se acumula na parte inferior. O argônio é normalmente extraído em um ponto intermediário da coluna.

Coleta, Armazenamento e Entrega : Os gases separados são coletados e armazenados em tanques pressurizados ou criogênicos. Estes gases são então distribuídos de acordo com os requisitos de pureza específicos das diferentes aplicações.

A eficiência de uma ASU depende fortemente da forte integração dos seus trocadores de calor e colunas de separação.

 

Aplicações de uma ASU

Assistência médica

Fornecimento de oxigênio : Crítico para uso médico, incluindo suporte respiratório e anestesia.

Outros Gases Técnicos : Utilizados em diversas aplicações médicas.

Processo industrial

Fabricação de Metal : Oxigênio e nitrogênio são usados ​​em corte, soldagem e outros processos de usinagem.

Produção Química : Gases de ASUs são usados ​​na síntese de produtos químicos.

Tratamento de águas residuais : O oxigênio é usado para melhorar os processos de tratamento biológico.

Fabricação de semicondutores : Gases de alta pureza são essenciais para processos como fabricação de wafers e fabricação de dispositivos.

Alimentos e Bebidas

Nitrogênio : Usado para embalar e conservar produtos alimentícios para prolongar a vida útil.

Produção de energia

Processos de combustão : O oxigênio de alta pureza é usado em usinas de energia e siderúrgicas para melhorar a eficiência da combustão e reduzir as emissões.

 

Conclusão

A Unidade de Separação de Ar é uma tecnologia fundamental na produção de gases industriais de alta pureza. Sua capacidade de separar o ar em seus componentes primários de maneira eficiente e econômica tem amplas aplicações na área da saúde, processos industriais, indústrias de alimentos e bebidas e produção de energia. À medida que a procura por estes gases cresce, o papel das ASU continuará a expandir-se, impulsionado pelos avanços na engenharia criogénica e pela crescente necessidade de gases de alta pureza em diversas aplicações.