Qu'est-ce qu'une unité de séparation d'air ?

L'unité de séparation de l'air (ASU) est une installation industrielle conçue pour séparer l'air atmosphérique en ses principaux composants : l'azote, l'oxygène et parfois l'argon et d'autres gaz rares. Ces unités sont essentielles à la production de gaz de haute pureté requis dans diverses industries. Les composants typiques d’une ASU comprennent :

• Compresseurs d'air : Pour comprimer l'air atmosphérique.

Système de purification de l'air : Pour éliminer les impuretés.

Échangeurs de chaleur : Pour refroidir l'air comprimé.

Systèmes de refroidissement cryogéniques : Pour liquéfier l'air.

Colonnes de distillation : Pour séparer l'air en ses composants.

 

Comment fonctionne une unité de séparation d’air ?

La principale technique utilisée dans les ASU est la distillation fractionnée. Voici un aperçu étape par étape du processus :

Compression : L'air atmosphérique est aspiré dans l'ASU et passe à travers une série de compresseurs pour augmenter sa pression, généralement entre 5 et 10 bars manométriques. Cette étape améliore l’efficacité des processus ultérieurs de refroidissement et de séparation.

Purification : L'air comprimé est purifié pour éliminer les impuretés comme l'humidité, le dioxyde de carbone et les traces de contaminants. Cette purification est cruciale pour garantir la haute pureté des gaz séparés et pour éviter le gel ou le colmatage des équipements cryogéniques.

Refroidissement : L'air comprimé purifié est refroidi à des températures cryogéniques à l'aide d'échangeurs de chaleur et de cycles de réfrigération. Ce processus de refroidissement liquéfie l'air, facilitant la séparation en fonction des différences de points d'ébullition.

Séparation : L'air liquéfié est introduit dans une colonne de distillation (ou plusieurs colonnes), où il est séparé en ses composants primaires :

• Azote : Bouillonne à -196°C (-321°F).
• Oxygène : Bouillonne à -183°C (-297°F).
• Argon (si séparé) : bout à -186°C (-303°F).

Au fur et à mesure que l’air monte dans la colonne, il se réchauffe progressivement, provoquant l’évaporation des différents composants à leurs points d’ébullition respectifs. Par exemple, la vapeur riche en oxygène monte vers le haut, tandis que le liquide riche en azote s'accumule au fond. L'argon est généralement extrait à un point intermédiaire de la colonne.

Collecte, stockage et livraison : Les gaz séparés sont collectés et stockés dans des réservoirs sous pression ou cryogéniques. Ces gaz sont ensuite distribués selon les exigences de pureté spécifiques des différentes applications.

L'efficacité d'une ASU repose en grande partie sur l'intégration étroite de ses échangeurs de chaleur et de ses colonnes de séparation.

 

Applications d'une ASU

Soins de santé

Approvisionnement en oxygène : Critique pour un usage médical, y compris l’assistance respiratoire et l’anesthésie.

Autres gaz techniques : Utilisés dans diverses applications médicales.

Processus industriels

Fabrication de métaux : L'oxygène et l'azote sont utilisés dans les procédés de découpe, de soudage et d'autres procédés de travail des métaux.

Production chimique : Les gaz des ASU sont utilisés dans la synthèse de produits chimiques.

Traitement des eaux usées : L'oxygène est utilisé pour améliorer les processus de traitement biologique.

Fabrication de semi-conducteurs : les gaz de haute pureté sont essentiels pour des processus tels que la fabrication de plaquettes et la fabrication de dispositifs.

Nourriture et boisson

Azote : Utilisé pour emballer et conserver les produits alimentaires afin de prolonger la durée de conservation.

Production d'énergie

Processus de combustion : L'oxygène de haute pureté est utilisé dans les centrales électriques et les aciéries pour améliorer l'efficacité de la combustion et réduire les émissions.

 

Conclusion

L’unité de séparation d’air est une technologie fondamentale dans la production de gaz industriels de haute pureté. Sa capacité à séparer l'air de manière efficace et rentable en ses composants principaux a de nombreuses applications dans les domaines de la santé, des processus industriels, des industries agroalimentaires et de la production d'énergie. À mesure que la demande pour ces gaz augmente, le rôle des ASU continuera de s’étendre, stimulé par les progrès de l’ingénierie cryogénique et le besoin croissant de gaz de haute pureté dans diverses applications.