वायु पृथक्करण इकाइयों की प्रक्रिया प्रवाह

वायु पृथक्करण इकाइयों के प्रक्रिया प्रवाह में मुख्य रूप से कई प्रमुख चरण शामिल हैं: वायु संपीड़न, वायु शोधन, ताप विनिमय और सुधार।

पहला चरण वायु संपीड़न है। हवा एक एयर फिल्टर के माध्यम से एयर कंप्रेसर में प्रवेश करती है; एक शक्तिशाली यांत्रिक पंप की तरह काम करते हुए, कंप्रेसर हवा के दबाव को काफी बढ़ा देता है। यह आवश्यक है क्योंकि बाद की पृथक्करण प्रक्रियाएँ विशिष्ट दबाव स्थितियों में सबसे अधिक कुशलता से संचालित होती हैं। संपीड़ित हवा का दबाव कई से लेकर दर्जनों वायुमंडल तक के स्तर तक पहुंच सकता है।

संपीड़ित हवा में पर्याप्त मात्रा में गर्मी होती है, जिससे वायु शुद्धिकरण चरण में इसका प्रवेश आवश्यक हो जाता है। वायु शुद्धिकरण का प्राथमिक उद्देश्य संपीड़ित हवा से नमी, कार्बन डाइऑक्साइड और धूल जैसी अशुद्धियों को दूर करना है। यदि इन अशुद्धियों को हटाया नहीं जाता है, तो वे डाउनस्ट्रीम उपकरण के भीतर पाइपलाइनों को फ्रीज या अवरुद्ध कर सकते हैं, जिससे सामान्य संचालन बाधित हो सकता है। सामान्य शुद्धिकरण विधियों में आणविक छलनी सोखना और शीतलन पृथक्करण शामिल हैं। आणविक छलनी "सुपर-अवशोषक स्पंज" की तरह कार्य करती है, जो नमी और कार्बन डाइऑक्साइड को मजबूती से सोखती है; इसके विपरीत, शीतलन पृथक्करण कम तापमान पर विभिन्न गैसों के अलग-अलग द्रवीकरण बिंदुओं का लाभ उठाता है, जिससे विशिष्ट अशुद्धियाँ द्रवीभूत होती हैं और पहले अलग हो जाती हैं।

फिर शुद्ध हवा मुख्य हीट एक्सचेंजर में प्रवाहित होती है। यहां, यह सुधार स्तंभ से बाहर निकलने वाली क्रायोजेनिक गैसों के साथ ताप विनिमय प्रक्रिया से गुजरता है। गर्म हवा अपनी तापीय ऊर्जा को ठंडी गैसों में स्थानांतरित करती है, जिससे उसका अपना तापमान गिर जाता है, जबकि ठंडी गैसें इस गर्मी को अवशोषित करती हैं और तापमान में वृद्धि होती है। इस प्रक्रिया की तुलना दो साझेदारों द्वारा गर्मजोशी साझा करने, एक-दूसरे को अधिक उपयुक्त तापमान तक पहुंचने में मदद करने से की जा सकती है। इस ताप विनिमय के बाद, हवा का तापमान काफी गिर जाता है, जिससे यह अपने द्रवीकरण बिंदु के करीब आ जाता है।

 

इसके बाद, ठंडी हवा सुधार स्तंभ में प्रवेश करती है। सुधार स्तंभ संपूर्ण वायु पृथक्करण इकाई के मुख्य पृथक्करण घटक के रूप में कार्य करता है। यह एक जादुई टावर की तरह काम करता है, जो आने वाली वायु धारा से ऑक्सीजन और नाइट्रोजन जैसे घटकों को अलग करने में सक्षम है। कॉलम के भीतर, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के बीच क्वथनांक में अंतर का फायदा उठाकर पृथक्करण प्राप्त किया जाता है। चूँकि नाइट्रोजन का क्वथनांक ऑक्सीजन की तुलना में कम होता है, नाइट्रोजन स्तंभ के भीतर ऊपर उठती है जबकि ऑक्सीजन नीचे आती है। बढ़ती हुई नाइट्रोजन सुधार और संघनन के कई चरणों से गुजरती है, धीरे-धीरे शुद्धता में वृद्धि होती है जब तक कि यह अंततः अंतिम उत्पाद नाइट्रोजन नहीं बन जाती; इसी तरह, नीचे उतरती ऑक्सीजन अंतिम उत्पाद ऑक्सीजन बनने के लिए एक समानांतर प्रक्रिया से गुजरती है। समवर्ती रूप से, सुधार प्रक्रिया के दौरान एक निश्चित मात्रा में आर्गन उत्पन्न होता है; इसे एक समर्पित आर्गन साइड ड्रा पोर्ट के माध्यम से निकाला जाता है और बाद में अंतिम आर्गन उत्पाद प्राप्त करने के लिए इसे और अधिक पृथक्करण और शुद्धिकरण के अधीन किया जाता है।

रेक्टिफिकेशन कॉलम से निकलने वाली क्रायोजेनिक गैस में से, एक हिस्सा हीट एक्सचेंज की सुविधा के लिए मुख्य हीट एक्सचेंजर में प्रवाहित होता है, जबकि दूसरा हिस्सा रेक्टिफिकेशन कॉलम में लौटने से पहले पृथक्करण प्रक्रिया में वापस आने से पहले अन्य उपकरणों जैसे एयर कंप्रेसर के इंटरकूलर को ठंडा करने के लिए क्रायोजेनिक स्रोत के रूप में कार्य करता है, जिससे एक निरंतर चक्र पूरा होता है।