Sauerstofferzeugung

Für das Oxyfuel- und Pre-Combustion-Verfahren wird reiner Sauerstoff gebraucht.

Sauerstofferzeugungsanlagen gibt es u. a. in den Typen Kryogentechnik und Membrantechnik. Stand der Technik für die Erzeugung von Sauerstoff ist die kryogene Luftzerlegung, bekannt als Linde-Verfahren. Außerdem wird Sauerstoff aus der Luft durch Methoden wie die Druckwechsel-Adsorption gewonnen.

Beim Linde-Verfahren erfolgt die Luftzerlegung durch Rektifikation, auch Gegenstromdestillation genannt. Um Luft durch Rektifikation zerlegen zu können, muss ein Teil der eingesetzten Luft verflüssigt werden. Hierzu sind Temperaturen von unter minus 180 °C erforderlich.

In der kryogenen Luftzerlegungsanlage, abgekürzt LZA, wird die eingesetzte Luft zunächst gereinigt, auf ca. 6 bar verdichtet und auf minus 180 °C vorgekühlt. Beim Entspannen in den Trennkolonnen, auch Trennsäulen genannt, verflüssigt sie sich teilweise. Die Flüssigkeit rieselt in den Trennsäulen dem aufsteigenden Gasstrom entgegen. In den Trennsäulen befinden sich übereinander angeordnete Böden. Auf diesen wird die Flüssigkeit gestaut. Aus dem Gasstrom kondensiert vor allem der Sauerstoff, dessen Siedetemperatur bei minus 186 °C liegt. Aus den Flüssigkeitströpfchen verdampft vorwiegend der Stickstoff, dessen Siedetemperatur minus 196 °C beträgt. Am Kopf der Kolonne sammelt sich gasförmiger Stickstoff, im Sumpf der Kolonne flüssiger Sauerstoff.

Durch Verdampfen des Sauerstoffs im Sumpf der Kolonne und Zugabe von flüssigem Stickstoff am Kopf der Kolonne wird dieser Vorgang solange fortgesetzt, bis die gewünschte O₂-Reinheit erreicht ist.

Kryogene Luftzerlegungsanlagen werden heute großtechnisch in der Stahlindustrie und in neuerer Zeit in Gas-to-Liquid-Anlagen z. B. zur Kraftstoffherstellung aus Erdgas eingesetzt.

Begriffserläuterung:

Die Rektifikation ist ein Trennverfahren für Vielstoffgemische. Es besteht aus einer Hintereinanderschaltung vieler Destillationsschritte.

Begriffssynonyme:

• Synonym für kryogen: tiefkalt
• Synonym für Luftzerlegung: air separation
• Synonym für Luftzerlegungsanlage (LZA): air separation unit (ASU)