En las unidades de separación de aire convencionales, los productos de oxígeno y nitrógeno se extraen de las corrientes de oxígeno y nitrógeno a baja-presión en la columna superior. Después de ser recalentados en intercambiadores de calor, salen de la caja fría a una presión absoluta de aproximadamente 0,12 MPa. Luego, un compresor de oxígeno comprime el gas a la presión requerida (3,1 MPa) para entregarlo a los usuarios.
Por el contrario, el proceso de compresión interna de oxígeno líquido extrae el producto de oxígeno líquido del rehervidor del condensador-, lo comprime a la presión requerida (aproximadamente 3,1 MPa) usando una bomba de oxígeno líquido y luego lo recalienta y vaporiza en intercambiadores de calor antes de suministrarlo a los usuarios. En otras palabras, dentro de la caja fría se produce la compresión a la presión requerida.
Comparado con el proceso convencional, el proceso de compresión interna tiene las siguientes características:
No se requiere compresor de oxígeno.Comprimir líquido a la misma presión consume mucha menos energía que comprimir una cantidad equivalente de gas. Además, las bombas de oxígeno líquido son compactas, estructuralmente simples y considerablemente menos costosas que los compresores de oxígeno.
Más seguro que la compresión de oxígeno gaseoso.La compresión de oxígeno líquido presenta menos riesgos de seguridad en comparación con la compresión de oxígeno gaseoso.
Mayor seguridad operativa.La extracción continua de cantidades sustanciales de oxígeno líquido del condensador principal evita la acumulación y concentración de hidrocarburos, lo que contribuye a un funcionamiento más seguro del equipo.
Mayores costos del intercambiador de calor.Dado que el oxígeno se vaporiza y se recalienta a presión elevada, los conductos de oxígeno en los intercambiadores de calor deben soportar alta presión, lo que aumenta los costos del equipo en comparación con el proceso convencional. El diseño también debe abordar cuidadosamente las consideraciones de seguridad e integridad estructural.
Mayor consumo de energía del compresor de aire.La amplia liberación de frío durante la vaporización del oxígeno líquido da como resultado una mayor diferencia de temperatura en el extremo caliente de los intercambiadores de calor, lo que representa una pérdida de frío relativamente mayor. Para mantener el equilibrio del frío, se requiere una mayor presión del aire de alimentación, lo que aumenta el consumo de energía en el compresor de aire principal.
En términos generales, el mayor consumo de energía del compresor de aire compensa aproximadamente-o supera ligeramente-el ahorro de energía de la bomba de oxígeno líquido. Los costos de los equipos también son ampliamente comparables o ligeramente más bajos. Sin embargo, desde la perspectiva de la seguridad y la fiabilidad, el proceso de compresión interna ofrece claras ventajas. Con la aplicación de bombas de líquido de frecuencia-variable, los caudales de productos de oxígeno y nitrógeno se pueden ajustar con gran flexibilidad y se mejora la estabilidad de la pureza del producto. En consecuencia, este proceso es ampliamente adoptado a nivel internacional.
