Compreendendo as usinas de separação de ar:como elas dividem o ar atmosférico em gases valiosos

Uma planta de separação de ar é uma instalação industrial que separa o ar natural, ou ar atmosférico, em seus gases componentes. Os gases colhidos no processo incluem oxigênio, nitrogênio e argônio, bem como alguns gases inertes, como néon, xenônio e criptônio. Como o nitrogênio e o oxigênio são os dois gases mais comuns na atmosfera terrestre, esses dois elementos constituem a maior parte dos gases colhidos neste processo.

O processo empregado em uma planta de separação de ar é chamado de destilação criogênica. Ao resfriar o ar atmosférico a temperaturas extremamente baixas, os gases componentes podem ser separados e coletados. Formas líquidas de nitrogênio ou oxigênio também podem ser colhidas em algumas plantas.

O processo de destilação criogênica é um procedimento de quatro etapas. Na primeira etapa, o ar atmosférico é limpo e comprimido a uma faixa de pressão de 5 a 10 bar (4-9 atmosferas). O processo de limpeza remove poeira e contaminantes que podem interferir no processo de resfriamento. O processo de compressão aquece o ar para remover vestígios de umidade antes de passar o ar comprimido para um trocador de calor para resfriamento.

Quando o ar comprimido for resfriado, a próxima etapa é a purificação. Esse processo envolve a passagem do ar por uma peneira molecular, que filtra o ar por um processo denominado adsorção. Neste processo, gases ou moléculas são atraídos para uma superfície adsorvente e formam uma camada no topo do material adsorvente. As peneiras moleculares são projetadas para remover dióxido de carbono, água e gases de hidrocarbonetos.

Depois que o ar é purificado, ele pode ser passado com segurança para a câmara de resfriamento e destilação. A câmara de resfriamento consiste em um trocador de calor e fluxos criogênicos. Quando o ar passa através desta câmara, atinge temperaturas suficientemente baixas para permitir a destilação dos gases componentes.

A destilação do ar ocorre na coluna de destilação. Dependendo dos gases a serem colhidos, o ar pode passar por mais de uma coluna de destilação. Este componente utiliza refrigerante e um expansor ou válvula para gerar um efeito Joule-Thomson, que faz com que os gases componentes do ar esfriem e atinjam o estado líquido. Os gases liquefeitos são então coletados e aquecidos à temperatura ambiente para armazenamento ou uso.

Os gases produzidos por uma planta de separação de ar são utilizados em muitos processos industriais. Em alguns casos, estas formas gasosas destes elementos são transportadas para utilizadores industriais através de gasodutos diretos. Em outros casos, os elementos colhidos podem ser armazenados na forma líquida ou gasosa para posterior transporte e utilização. Grandes quantidades de gases destilados são geralmente transportadas em sua forma líquida por caminhões-tanque. Quantidades menores podem ser transportadas em cilindros pressurizados como gás.

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