Wie Luft zu LOX und LIN wird: Luftzerlegung
Der Luftverdichter saugt Luft über einen Filter an und komprimiert sie auf etwa 5,3 bar. In einem nachgeschalteten Kaltwasser-Bodenkühler sinkt die Temperatur der Prozessluft auf 8 Grad C. In der Prozessluft enthaltene Feuchtigkeit und Verunreinigungen (Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffe) werden in einem der beiden wechselweise betriebenen Molekularsiebadsorber entfernt.
Eine weitere Abkühlung der Prozessluft erfolgt in der Cold-box im Hauptwärmetauscher. Hier geben die kalten Produktgase aus dem Rektifikationsteil der Anlage Kälte an die Prozessluft ab. Diese kühlt fast auf Verflüssigungstemperatur ab, während sich die Produktgase annähernd auf Umgebungstemperatur erwärmen. Die abgekühlte Prozessluft strömt innerhalb der Cold-box in die untere der beiden Rektifikationskolonnen. In der Drucksäule erfolgt die Vorzerlegung der Prozessluft in eine sauerstoffreiche Flüssigkeit und in Stickstoff.
Aufsteigender, gasförmiger Stickstoff wird am Kopf der Drucksäule verflüssigt. Auf der Gegenseite verdampft Sauerstoff, der sich am Boden der Niederdrucksäule ansammelt. Der verflüssigte Stickstoff kann zu einem Teil als hochreiner Stickstoff (H-LIN) abgezogen und dem Tank zugeführt werden. Ein weiterer Teil dient als Waschflüssigkeit für die Rektifikation in der Niederdrucksäule. Der Rest wird als Produkt mit üblicher Reinheit in die Tanks geleitet.
Nichtverflüssigter, also gasförmiger Stickstoff wird zur Kälteerzeugung einem separaten Stickstoffkreislauf zugeführt. Dazu wird Stickstoff aus der Drucksäule entnommen, im Hauptwärmetauscher und in den Kreislaufwärmetauschern auf Umgebungstemperatur angewärmt und zum Kreislaufverdichter geleitet. Dieser komprimiert den Stickstoff auf etwa 28 bar.
Ein Teilstrom des Stickstoffs wird in der Expansionsturbine entspannt und nach seiner Anwärmung wieder dem Kreislaufverdichter zugeführt. Der andere Teil wird auf 56,9 bar Überdruck nachverdichtet und in den Kreislaufwärmetauschern durch gegenströmenden Druck-Stickstoff weiter abgekühlt. Danach erfolgt die Entspannung in der Turbine und im Expansionsventil. Die Entspannung erzeugt die notwendige Kälte. Nach der Entspannung wird der flüssige Stickstoff in die Vorratstanks geleitet.
Die sauerstoffreiche flüssige Luft, die sich am Boden der Drucksäule ansammelt, wird über ein Rohrsystem in die Niederdrucksäule gefördert. Hier findet die endgültige Zerlegung statt. Im oberen Teil der Niederdrucksäule sammelt sich unreiner gasförmiger Stickstoff. Dieser wird im Hauptwärmetauscher auf Umgebungstemperatur angewärmt und prozessintern verwendet. Auch der gasförmige Sauerstoff wird entnommen, erwärmt und anlagenintern genutzt. Der sich am Boden der Niederdrucksäule sammelnde flüssige Sauerstoff mit einer Reinheit von mindestens 99,7 Vol. % wird als Produkt in die Tanks eingeleitet.