¿Qué es una unidad de separación de aire?

La Unidad de Separación de Aire (ASU) es una instalación industrial diseñada para separar el aire atmosférico en sus componentes principales: nitrógeno, oxígeno y ocasionalmente argón y otros gases raros. Estas unidades son esenciales para producir gases de alta pureza necesarios en diversas industrias. Los componentes típicos de una ASU incluyen:

• Compresores de aire : Para comprimir el aire atmosférico.

Sistema de Purificación de Aire : Para eliminar impurezas.

Intercambiadores de calor : Para enfriar el aire comprimido.

Sistemas de Enfriamiento Criogénico : Para licuar el aire.

Columnas de Destilación : Para separar el aire en sus componentes.

 

¿Cómo funciona una unidad de separación de aire?

La técnica principal utilizada en las ASU es la destilación fraccionada. Aquí hay un resumen paso a paso del proceso:

Compresión : el aire atmosférico ingresa a la ASU y pasa a través de una serie de compresores para aumentar su presión, generalmente entre 5 y 10 bar manométricos. Este paso mejora la eficiencia de los procesos posteriores de enfriamiento y separación.

Purificación : El aire comprimido se purifica para eliminar impurezas como humedad, dióxido de carbono y trazas de contaminantes. Esta purificación es crucial para garantizar que los gases separados sean de alta pureza y para evitar la congelación o la obstrucción del equipo criogénico.

Enfriamiento : El aire comprimido purificado se enfría a temperaturas criogénicas mediante intercambiadores de calor y ciclos de refrigeración. Este proceso de enfriamiento licua el aire, facilitando la separación en función de las diferencias en los puntos de ebullición.

Separación : el aire licuado se alimenta a una columna de destilación (o varias columnas), donde se separa en sus componentes principales:

• Nitrógeno : hierve a -196°C (-321°F).
• Oxígeno : Hierve a -183°C (-297°F).
• Argón (si está separado): hierve a -186°C (-303°F).

A medida que el aire asciende por la columna, se calienta gradualmente, provocando que los diferentes componentes se evaporen en sus respectivos puntos de ebullición. Por ejemplo, el vapor rico en oxígeno sube a la superficie, mientras que el líquido rico en nitrógeno se acumula en la parte inferior. El argón normalmente se extrae en un punto intermedio de la columna.

Recolección, almacenamiento y entrega : los gases separados se recolectan y almacenan en tanques presurizados o criogénicos. Luego, estos gases se distribuyen según los requisitos de pureza específicos de las diferentes aplicaciones.

La eficiencia de una ASU depende en gran medida de la estrecha integración de sus intercambiadores de calor y columnas de separación.

 

Aplicaciones de una ASU

Cuidado de la salud

Suministro de oxígeno : fundamental para uso médico, incluido el soporte respiratorio y la anestesia.

Otros gases técnicos : utilizados en diversas aplicaciones médicas.

Procesos Industriales

Fabricación de metales : El oxígeno y el nitrógeno se utilizan en el corte, la soldadura y otros procesos de trabajo de metales.

Producción química : los gases de las ASU se utilizan en la síntesis de sustancias químicas.

Tratamiento de aguas residuales : El oxígeno se utiliza para mejorar los procesos de tratamiento biológico.

Fabricación de semiconductores : los gases de alta pureza son esenciales para procesos como la fabricación de obleas y la fabricación de dispositivos.

Alimentos y bebidas

Nitrógeno : Se utiliza para envasar y conservar productos alimenticios para prolongar su vida útil.

Producción de energía

Procesos de combustión : El oxígeno de alta pureza se utiliza en centrales eléctricas y acerías para mejorar la eficiencia de la combustión y reducir las emisiones.

 

Conclusión

La Unidad de Separación de Aire es una tecnología fundamental en la producción de gases industriales de alta pureza. Su capacidad para separar el aire de manera eficiente y rentable en sus componentes primarios tiene amplias aplicaciones en la atención médica, los procesos industriales, las industrias de alimentos y bebidas y la producción de energía. A medida que crezca la demanda de estos gases, el papel de las ASU seguirá expandiéndose, impulsado por los avances en la ingeniería criogénica y la creciente necesidad de gases de alta pureza en diversas aplicaciones.