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In  testa  alla  colonna  di  BP  si  ottiene  azoto  gassoso  con  titolo  desiderato  (es.  >  99%)  e  dal  fondo  si  estrae  

ossigeno  liquido  con  titolo  desiderato  (es.  >  98%).  Variando  il  rapporto  di  riflusso  variano  i  titoli  di  N2  e  

O2.  La  colonna  inferiore  non  può  essere  operata  ad  una  pressione  inferiore  a  5-­‐6  atm.  

   

 

 

   

 

 

   

 

Dopo  essere  filtrata  (1)  

l’aria  ambiente  viene  compressa  in  un  compressore  centrifugo  a  stadi  con  

raffreddamenti  intermedi   a  circa  6.5  –  7.5  atm  (OPERANDO  A  PRESSIONI  COSì  BASSE,  PER  AVERE  UN  

RAFFREDDAMENTO  DA  ESPANSIONE  SIGNIFICATIVO  SI  IMPIEGANO  TURBINE  ISOENTROPICHE  AL  

POSTO  DI  VALVOLE  ISOENTALPICHE)(2).  

Successivamente  l’aria  compressa  viene  preraffreddata  (3)  a  circa  10  °C  e  la  condensa  (IL  VAPOR  

D’ACQUA  CONDENSATO,  a  quelle  T  l’aria  è  ancora  un  gas  incondensabile)  viene  scaricata  da  (4)  (in  

questo  modo  si  limitano  le  dimensioni  delle  unità  di  essicazione  disposte  a  valle).  

Per  evitare  condensazione  di  CO2  ed  H2O  nelle  parti  fredde  si  impiegano  letti  adsorbenti  di  setacci  

molecolari  (5A  e  5B).  In  queste  unità  vengono  adsorbiti  anche  acetilene,  etilene,  butano  ed  altri  

idrocarburi  pesanti.  

L’aria  purificata  viene  inviata  allo  scambiatore  principale  (6)  dove  viene  raffreddata  fino  a  circa  il  suo  

punto  di  rugiada  dai  gas  prodotti  nella  rettifica.   Una  quota  parte  dell’aria  (7-­12%)  viene  espansa  in  

(7)   (

!  TURBOESPANSIONE)  per  compensare  le  perdite  di  freddo  dell’impianto  ( tali   FRIGORIE  

NECESSARIE  AL  PROCESSO   possono  anche  essere  fornite  per  espansione  in  un  turbo-­‐espansore  di  una  

frazione  –  prelevata  dalla  colonna  a  media  pressione  –  espansa    raffreddata  e  poi  inviata  alla  colonna  

!

BP  ad  1  atm)   e  successivamente  viene  alimentata  alla  colonna  superiore  a  BP.  

La  colonna  inferiore  opera  a  circa  6  atm  (MP)  e  realizza  la  separazione  dell’aria  in  azoto  di  testa  ed  aria  

arricchita  in  ossigeno  di  fondo,  che  viene  infine  alimentata  alla  colonna  superiore.  

La  colonna  superiore  opera  a  pressione  circa  atmosferica  (BP)  e  produce  due  correnti  costituite  da  azoto  

ed  ossigeno.  L’azoto  prodotto  nella  colonna  è  al  99%  e  può  contenere  impurezze  di  ossigeno.  L’azoto  

liquido  di  riflusso  per  entrambe  le  colonne  è  generato  in  testa  alla  colonna  inferiore  per  condensazione  di  

azoto  vapore  utilizzando  come  fluido  refrigerante  l’ossigeno  liquido  ottenuto  nel  fondo  della  colonna  

superiore  a  BP.  

L’ossigeno  prodotto  nella  colonna  è  superiore  al  99.5%  con  impurezze  di  argon  prevalentemente,  avendo  

due  temperature  di  ebollizione  vicine.  In  una  colonna  dedicata  si  realizza  la  separazione  dell’argon.  

 

PRODUZIONE  DI  N2  DA  ARIA  MEDIANTE  PRESSURE  SWING  ADSORPTION   (di  H2O,  

CO2,    

 

È  possibile  separare  N2  da  O2,  CO2  e  H2O  per  via  NON  criogenica  (SI  LAVORA  A  TEMPERATURE  

MAGGIORI,  L’ARIA  NON  VIENE  LIQUEFATTA)  sfruttando  il  principio  dell’adsorbimento  selettivo  e  

reversibile  dell’ossigeno  presente  nell’aria  ambiente  su  setacci  molecolari  a  base  di  carbone  (Carbon  

Molecular  Sieve).  

L’aria  viene  compressa,  filtrata,  raffreddata  per  togliere  la  condensa  e  passata  alternativamente  su  due  

letti  di  materiale  adsorbente  che  operano  alternativamente  in  adsorbimento  e  rigenerazione.  

L’ossigeno,  l’acqua  e  l’anidride  carbonica  sono  adsorbiti  selettivamente  sulla  matrice  di  CMS.  

In  fase  di  rigenerazione  il  letto  viene  depressurizzato  all’atmosfera  cosicchè  i  gas  adsorbiti  nella  fase  

precedente  (O2,  H2O,  CO2)  vengono  rilasciati  ed  il  processo  viene  ripetuto.  I  sistemi  PSA  forniscono  

azoto  con  purezze  fino  a  99.8%  (0.2  %  ossigeno  residuo).  

 

PRODUZIONE  DI  O2  MEDIANTE  SEPARAZIONE  DELL’ARIA  PER  ADSORBIMENTO   (di  

N2,  CO2  e  H2O)  

 

Il  processo  non  criogenico  sfrutta  la  capacità  dell’azoto  di  adsorbirsi  selettivamente  su  zeoliti.  

Il  processo,  noto  come  Vacuum  Swing  Adsorption  (VSA)  utilizza  due  letti  di  materiale  adsorbente,  

ciascuno  dei  quali  contiene  due  strati.  Nel  primo  strato  si  adsorbono  preferenzialmente  acqua  e  CO2;  il  

secondo  strato  adsorbe  l’azoto  presente  nell’aria  ambiente.  

Mentre  un  letto  opera  nella  fase  di  adsorbimento,  l’altro  viene  evacuato  per  rimuovere  l’azoto  

precedentemente  adsorbito.  Il  prodotto  può  raggiungere  un  titolo  in  ossigeno  di  circa  93%  in  volume,  la  

frazione  rimanente  essendo  costituita  da  azoto  ed  argon.    

 

O2  MEDIANTE  SEPARAZIONE  DELL’ARIA  CON  MEMBRANE  

 

È  possibile  separare  N2  da  O2  per  via  non  criogenica  sfruttando  la  diversa  permeabilità  di  O2  e  N2  in  

membrane  di  tipo  “hollow  fiber”  (fibra  cava).  

 

 

 


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Emiliob

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria chimica
SSD:
A.A.: 2016-2017

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Emiliob di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Processi di chimica industriale e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof De Filippis Paolo.

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