Sauerstoff

Sauerstoff ist ein Gas, das als anorganischer Grundstoff unter anderem in der Verbrennungstechnik, der Medizin und in Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird. Luft besteht zu ca. 21 Prozent aus Sauerstoff und ist Grundlage für die menschliche Atmung. Der in der chemischen Industrie heutzutage am häufigsten genutzte Prozess, um Sauerstoff zu gewinnen, ist die Tieftemperaturzerlegung von Luft. Weitere Verfahren sind die Druckwechseladsorption und das Membranverfahren.

Herstellung

Die Tieftemperaturzerlegung besteht aus der Kompression und Kühlung, einer Luftreinigung und der Rektifikation. Die Rektifikation dient dabei der Aufkonzentrierung des Sauerstoffs. Nach der anfänglichen Kompression der angesaugten Luft, wird diese gereinigt und auf Temperaturen bis -141 °C heruntergekühlt. Anschließend wird die Luft mittels Rektifikation in ihre Bestandteile zerlegt. Als Koppelprodukt entsteht neben Stickstoff Sauerstoff, der in einem nachgeschalteten Prozessschritt zum Endprodukt verdampft wird. Die Sauerstoff-Gewinnung durch Tieftemperaturzerlegung hat den Nachteil, dass der Energiebedarf des Prozesses durch die notwendige Kühlung der Luft auf -190 °C sehr hoch ist und oft nur durch elektrische Energie gedeckt werden kann. Die Vorteile dieser Produktionsweise sind allerdings die hohe Ausbeute und die reine Qualität des Endproduktes.

Da die Gewinnung von Sauerstoff üblicherweise direkt an Standorten vorgenommen wird, an denen dieser auch für Produktionszwecke benötigt wird, ist davon auszugehen, dass zukünftig der Bedarf mit dem Wachstum der chemischen Industrie korreliert. Hier findet er vor allem als Antriebsmittel für Verbrennungsvorgänge unter hohen Temperaturen oder zur Erzeugung chemischer Verbindungen Verwendung.

Energierelevanz

Die Tieftemperaturzerlegung ist die beste verfügbare Technik. Zur Steigerung der Energieeffizienz am Standort kann die Kompressionswärme zurückgewonnen und genutzt werden. Die Nutzung von effizienteren Kompressoren sowie Rektifizierkolonnen sind weitere Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz.

Tabelle 1 enthält die spezifischen Energieverbräuche bei der Herstellung von einer Tonne Sauerstoff mit der Tieftemperaturzerlegung.

Englische Übersetzung(en):

oxygen, pure oxygen