W dziedzinie inżynierii chemicznej węgla głównym zadaniem jednostki separacji powietrza jest dostarczanie do generatora gazu wymaganego tlenu o wysokiej czystości. Wraz z rozwojem przemysłu chemicznego węgla, zapotrzebowanie na duże ilości tlenu i zapotrzebowanie rynku na ciekły tlen, szybko rozwinęły się również jednostki separacji powietrza. Rozsądna konstrukcja kriogenicznych materiałów rurociągowych jest gwarancją bezpieczeństwa jednostki separacji powietrza. Komora chłodnicza jednostki separacji powietrza jest zazwyczaj projektowana i dostarczana przez wykonawcę procesu. NEWTEK przedstawia projekt kriogenicznych materiałów rurociągowych poza komorą chłodniczą dla projektu instalacji chemicznej węgla obsługującej instalację separacji powietrza o wydajności 80,000 m3/h. Pokrótce opisano przebieg procesu. Jednostka separacji powietrza przyjmuje plan przebiegu procesu obejmujący pełną niskociśnieniową adsorpcję na sitach molekularnych w celu oczyszczenia powietrza, chłodzenie mechanizmu rozprężającego turbiny powietrznej, wewnętrzne sprężanie tlenu i azotu produktu oraz cyrkulację wspomagającą powietrze. Przebieg procesu jest podzielony na system sprężania powietrza, system wstępnego chłodzenia powietrza, system oczyszczania za pomocą sit molekularnych, system ekspandera, system destylacji, system rezerwowy do przechowywania cieczy i system publiczny.
Surowe powietrze jest filtrowane przez samoczyszczący filtr, który usuwa zanieczyszczenia mechaniczne, takie jak kurz. Przefiltrowane powietrze wchodzi do sprężarki odśrodkowej, a następnie do wieży chłodniczej. Powietrze za wieżą chłodniczą trafia do oczyszczacza z sitami molekularnymi. Oczyszczone powietrze rozdzielane jest na trzy strumienie, jeden stanowiący powietrze przyrządowe w jednostce separacji powietrza, jeden wchodzi do niskociśnieniowego płytowego wymiennika ciepła i po ochłodzeniu wchodzi do dolnej wieży, a drugi trafia do sprężarki powietrza wspomagającego.
Powietrze to dzieli się na trzy części:
① Powietrze sprężone przez wirnik pierwszego stopnia sprężarki powietrza wspomagającego jest usuwane jako powietrze przyrządowe i powietrze fabryczne.
② Powietrze na ostatnim etapie wzmacniacza wchodzi do wentylatora wspomagającego ekspandera w celu zwiększenia ciśnienia, a następnie wchodzi do wysokociśnieniowego płytowego wymiennika ciepła w celu wymiany ciepła z ciekłym tlenem po schłodzeniu do temperatury pokojowej przez chłodnicę. Powietrze pod wysokim ciśnieniem dostaje się do dolnej wieży po przejściu przez rozprężacz cieczy i dławieniu.
③ Powietrze odsysane ze wzmacniacza wchodzi do wysokociśnieniowego płytowego wymiennika ciepła, a powietrze odsysane z wysokociśnieniowego płytowego wymiennika ciepła wchodzi do ekspandera. Rozprężone powietrze kierowane jest do dolnej wieży.
Po wstępnej destylacji powietrza w dolnej wieży otrzymuje się ciekłe powietrze, ciekły azot i brudny ciekły azot, które są przechłodzone w chłodnicy i dławione, aby przedostać się do górnej wieży. Po dalszej destylacji w górnej wieży, na dnie górnej wieży otrzymuje się ciekły tlen, który jest sprężany przez pompę ciekłego tlenu i trafia do wysokociśnieniowego płytowego wymiennika ciepła. Po ponownym podgrzaniu jest on odprowadzany z komory chłodniczej i wprowadzany do sieci rurociągów tlenu. Azot pod normalnym ciśnieniem jest pobierany ze szczytu górnej wieży, ponownie podgrzewany przez główny wymiennik ciepła niskociśnieniowego i przesyłany do sieci rurociągów użytkownika. Część ciekłego tlenu jest ekstrahowana w chłodnicy i przechłodzona, aby wejść do zbiornika magazynowego jako produkt. Pewna ilość frakcji argonu jest ekstrahowana ze środka górnej wieży i przesyłana do wieży wydajnościowej argonu. Frakcja argonu jest destylowana w wieży wydajnościowej argonu w celu otrzymania surowego argonu. Surowy argon jest ponownie podgrzewany w płytowym wymienniku ciepła, opuszcza komorę chłodniczą i wchodzi do rurociągu brudnego azotu. Ciekły azot jest pobierany ze szczytu dolnej wieży i przesyłany do zbiornika magazynowego, a następnie pobierany ze zbiornika, pod ciśnieniem ciekłym azotem i wchodzi do wysokociśnieniowego płytowego wymiennika ciepła. Po podgrzaniu opuszcza chłodnię. Część ciekłego azotu jest ekstrahowana i przechłodzona w chłodnicy, a następnie trafia do zbiornika magazynowego jako produkt. Część cieczy znajdującej się w zbiornikach ciekłego tlenu i ciekłego azotu systemu rezerwowego jest ładowana na ciężarówki w celu transportu, a część trafia do sieci rurociągów za pośrednictwem pomp ciekłego tlenu, pomp ciekłego azotu i parowników z kąpielą wodną.
