شرح عملية فصل الهواء الى مكوناته الغازية بالكامل

شرح عملية فصل الهواء الى مكوناته الغازية بالكامل

محتويات الموضوع : 
1- فكرة وملخص لعملية الفصل خاصة لمن ليس لديه اي معلومات 
2- مفصل كامل لعملية الفصل 
3- بعض مخططات وصور لمعامل والوحدات الداخلة بعميلة الفصل
وايضا سيكون هناك ضمن الموضوع معرفة كيفية انتاج الاوكسجين والنتروجين المسالين والارجون.

ملخص عملية فصل مكونات الهواء
سنتعرف عن الخطوات المتسلسلة منذ دخول الهواء إلى وحدة صناعية ولغاية خروجه ولان يعتبر فكرة 
فالرسم التخطيطي أيضا بسيط وموضح بطريقة جميلة بشكل ملون كارتوني يساعد على الفهم فقط متابعة 
الرسم مع الشرح...

1- إدخال الهواء في الخزان 
الهواء هو خليط من الغازات. النسبة الأكبر للنتروجين بنسبة 78,8% والأوكسجين بنسبة 20,9% والارجون 
بنسبة 0.09% والنسبة الباقية للغازات الأخرى مثل غاز النيون والزينون وثاني اوكسيد الكربون والكريبتون. 
ويأُخذ الهواء من الجو ويدخل إلى الخزان لبدء بعملية فصله.

2-التنقية الأولية
من الضروري قبل البدء بعملية فصل الهواء أن تتم تنقيته من المكونات الغير مرغوب بها مثل الشوائب و الأتربة 
العالقة وغيرها والتي تمتز على السطوح أو تتجمد .

3-الضغط
بعد تنقية الهواء من الشوائب تتم عملية ضغطه بضغط حوالي 6 بار ونتيجة لعملية الضغط سوف تتولد حرارة.

4-التبريد الأولي
يتم تعريض الهواء المضغوط لتبريد الأول الذي يصل إلى درجة حرارة 108 سيليزية تحت الصفر. ويتوسع في 
أعمدة الفصل , ويبرد أكثر من ذلك ونتيجة لذلك فأنه يسال(حيث درجة الحرارة تكون أقل من درجة الغليان).

5- الفصل
عن طريق عمود فصل الهواء, تتم عملية فصل الهواء إلى مكوناته . هذه عملية فيزيائية بحتة , ولاتتنطوي على
أي تفاعلات كيميائية . وهي اهم عملية وتعتمد على الاختلاف بدرجات الغليان, الأوكسجين لديه أعلى درجة 
غليان 183- سيليزية والذي يتكاثف خارج مجرى الغاز . من ناحية أخرى ,غاز النتروجين مع درجة غليان اقل 
لدرجة 196- سيليزية . فلذا انه يغلي قبل الاوكسجين ويجمع في اعلى عمود الفصل .
بينما يجمع الأوكسجين السائل في الجزء السفلي من عمود فصل. هذه العملية تكون مستمرة 
إلى أن يصل لنقاوة المطلوبة للغازات.

6-استرجاع الغازات النادرة
من اجل الحصول على الغازات النادرة , عمود الفصل في وحدة فصل الهواء مع مجاميع أضافية لأرجون الخام
وخليط النيون \ الهليوم وخليط الكريبتون\الزينون , هذه الخلائط يجب تنقيتها . في وحدات فصل الهواء الحديثة
يمكن استرجاع بوحدة طاقة إنتاجية 45000متر مكعب في الساعة من الأوكسجين و 1700 متر مكعب في 
الساعة من الارجون و91 متر مكعب في الساعة من الغازات النادرة (النيون , الكريبتون والزينون ) .
من هذه , يمكن الحصول على 60%-80% غازات عالية النقاء. وغالبا مايسترجع غاز الارجون الذي لديه درجة
غليان مقاربة لاوكسجين وهو يجمع ويزال من عمود الفصل كما سيتم شرحه , في الجزء المفصل للعملية.

7- الضغط
منتجات غاز الأوكسجين والنتروجين يتم إدخالها إلى شبكة خطوط أنابيب تحت ضغط 40 بار. 

8- التعبئة
الأوكسجين السائل, النتروجين , الارجون تملئ إلى خزنات المبردة.

9-تملئ إلى ناقلات الطريق.

10-تضغط إلى 300بار وتبخر إلى اسطوانات فولاذية صلبة.

وهذا الرسم يلخص كل النقط أعلاه في شكل مبسط جدا وسهل الفهم...
الفقاعات الغازية بلون اخضر هي النتروجين وبلون الازرق هو الاوكسجين.وكل رقم موجود في الرسم هو
يمثل الرقم لما سبق شرحه.

عملية فصل مكونات الهواء بالتبريد العالي
Cryogenic Air Separation 

هي العملية الأكثر شيوعا و تستخدم لاستخلاص غاز واحد أو كل غازات الرئيسية الموجودة في الهواء , 
وذلك على أساس اختلافها في خواصها الفيزيائية.
و يتم فصل الهواء لإنتاج الغازات أو الغازات المسالة عالية النقاوة . ويتحقق هذا من خلال أخذ كميات كبيرة 
من الهواء من الغلاف الجوي, بعدها يضغط ، يبرد، ويسيل . قبل ضغط الهواء يجب أن يمر بمرحلة التنقية 
لتنقيته من الشوائب وأزالتها. و من خلال عملية التقطير يتم فصل الهواء إلى مكوناته الرئيسية. عملية التقطير 
تعتمد على الاختلاف بدرجة الغليان بين الغازات في درجات الحرارة المبردة(منخفضة جدا) . درجات غليان 
الغازات (درجة تكثف) عند الضغط الجوي هي كالتالي:.
النتروجين 320F-
الأوكسجين 297F-
الارجون 308F-
طالما الهواء هو خليط من الغازات فأن الإسالة والتقطير توفر نجاح عملية فصل الهواء إلى الغازات.

بالاعتماد على متطلبات المستخدمين, يمكن استخدام أشكال مختلفة من دورات فصل الهواء المبردة لإنتاج 
منتجات الغاز الصناعية وهذه الدورات تعتمد على:.
- كمية المنتجات المطلوبة.(سواء أن كان أوكسجين فقط أو النتروجين فقط أو كلاهما , أو كلاهما بالإضافة إلى الارجون).
- درجات النقاوة المطلوبة للمنتجات.
- ضغوط الغازات الناتجة لتسليم.
- المنتجات , هل هي بحاجة إلى تخزينها بشكل مسال أو لا؟.

هناك معدات مختلفة تستخدم بهذه العملية مثل أعمدة التقطير,المبادلات الحرارية, أنابيب الربط الباردة..الخ.
و هذه تعمل بدرجات حرارة منخفضة جدا,وبالتالي يجب ان تكون معزولة بشكل جيد وتكون موجودة داخل 
صناديق الباردة. صناديق الباردة هي هياكل طويلة مع مقطع عرضي دائري او مستطيل ,أعتمادا على نوع 
المصنع,الحجم, والقدرة.ويمكن ان يكون ارتفاع صناديق التبريد 15 الى 60 متر و2 الى 4 متر على كل جانب.
جميع عمليات الفصل المبردة تتكون من سلسلة من الخطوات المماثلة. الاختلافات تكون في اختيار مواصفات 
العملية ومستويات الضغط لضغط خليط المنتج المطلوب ومعايير التقييم للمستخدم. فبعض دورات العملية تقلل 
كلفة رأس المال , البعض يقلل استهلاك الطاقة , البعض يزيد من مقدار استرجاع المنتج والبعض يسمج 
بالمرونة القصوى لتشغيل.

الهواء هو خليط من الغازات والغازات الرئيسية هي ثلاث غاز النتروجين بنسبة (78.1%) , الأوكسجين بنسبة 
(20.9%) , والارجون بنسبة (0.9%) . والغازات المتبقية في الهواء توجد بكميات ضئيلة وعادة لايتم 
استرجاعها في عملية الفصل . في وحدات فصل الهواء الكبيرة الغازات التي نسبتها قليلة والتي تسمى 
غازات النبيلة (النادرة) مثل النيون والزينون وكريتون,يتم استرجاعها بكميات قليلة. في الخزان يتم إدخال الهواء 
المراد فصله. خطوات فصل الهواء الداخل في أي محطة أو مصنع فصل الهواء تتكون من عمليات الترشيح , 
الضغط والتبريد . على التوالي
يجب أن تكون كمية الهواء الداخلة معلومة لأنه على أساسها يتم حساب مقدار المنتج الخارج في نهاية 
العملية. وقبل إدخال الهواء إلى وحدة الضغط يجب إزالة المكونات الغير مرغوب بها والشوائب , وتتم هذه 
التنقية بعملية ترشيح الهواء.

يتم ضغط الهواء بجهاز المضغط وعادة يكون الضغط المسلط عليه 6 بار ولكن هو يتراوح بين 5الى 8 بار . وهذا 
يتوقف على خليط المنتج وضغط المنتج المطلوب.
الهواء المضغوط يتم تبريده ليصل إلى درجة حرارة 180C- . يتم إزالة بعض المكونات مثل ثاني اوكسيد الكربون 
وبخار الماء المتبقي (فعند ضغط هواء ستنشأ حرارة والماء الموجود في هواء يتحول إلى بخار وهو غير مرغوب 
به) , عند التبريد فأن بخار الماء يتكثف ويُزال, والهواء يمر بسلسلة من مراحل التبريد في المبردات الداخلية 
بالإضافة إلى مرحلة التبريد بعد ضغط الهواء.

لان درجة الحرارة النهائية للهواء المضغوط محددة من قبل درجة حرارة وسط التبريد المتاح , والتي في اغلب 
الحالات تكون محدودة حسب درجة الجفاف أو الرطوبة الهواء , فدرجة حرارة الهواء المضغوط في بعض الأحيان 
تكون مثالية لتحقيق أقصى كفاءة لمجرى السفلي لوحدة العملية.
ونتيجة لذلك غالبا يتم تبريد الهواء المضغوط إلى درجة حرارة اقل في نظام التبريد الميكانيكي. بالإضافة إلى 
تخفيض وتثبيت درجة الحرارة الداخلة لمجرى السفلي المضغوط وأنظمة المبادل الحراري , الذي يعزز كفاءة 
واستقرار عملية فصل الهواء الكلية. التقليل من درجة حرارة الهواء المضغوط يسمح بإزالة بخار الماء الإضافي 
بالتكثيف , وتقليل الماء المزال المحمول في جزيئات المغربلة في معدات التنقية الأولية .
في بعض الحالات, التبريد يتم انجازه مع نظام تبريد الاتصال المباشر DCAC بدلا من التبريد الميكانيكي, وهذا 
النظام يستغل التبريد , ومخلفات الغاز الجافة لتبريد مجرى الماء المتداول إلى برج التبريد ومن ثم يُستخدم 
مجرى الماء المبرد لتبريد الهواء المضغوط في العمود الثاني.

- الخطوة الرئيسية التالية هي إزالة الشوائب , وخاصة بخار الماء المتبقي وغاز ثنائي اوكسيد الكربون. يجب 
إزالة هذه المكونات من الهواء لتلبي مواصفات جودة المنتج . بالإضافة إلى ذلك , لابد من أزالتها قبل دخول 
الهواء جزء التقطير في المصنع , لان التقطير يحدث تحت درجات الحرارة المنخفضة وهذا سيؤدي إلى تجميد 
غاز ثاني اوكسيد الكربون والماء ويتراكم على الأسطح داخل معدات العملية.
هناك نهجين لإزالة بخار الماء وغاز ثاني اوكسيد الكربون هما:
1– وحدات النخل (الغربلة) الجزيئي:. معظم مصانع فصل الهواء الحديثة تعمل على طريقة وحدات النخل 
الجزيئي – وحدة التنقية الأولية – لإزالة ثاني اوكسيد الكربون والماء من الهواء الداخل وذلك من خلال امتزاز 
هذه الجزيئات على سطح الغربال في درجة حرارة قريبة من المحيط . وحدات التنقية الأولية يمكن أيضا أن 
تُصمم لإزالة الملوثات الأخرى , مثل النفط والغاز والتي يمكن العثور عليها في البيئة الصناعية. المواد المُمتزة 
تُرد عادة إلى أوعية متشابهة ;الوعاء الأول يستخدم لتنقية الهواء بينما الأخر يكون للتجديد. اثنين من أسرة 
(beds) تُبدل العملية على فترات متكررة. المنخل الجزيئي في تنقية الأولية هو الخيار الطبيعي عندما يكون 
المطلوب استرجاع نسبة عالية من النتروجين.
2- عكس اتجاه المبادلات :. النهج الأخر هو عكس اتجاه المبادلات الحرارية لإزالة الماء وCO2. ويمكن أن تكون 
أكثر فعالية لإنتاج نسبة صغيرة من النتروجين أو الأوكسجين . في المصانع يستعمل مبادلات الحرارية 
العكسية .في مبادلات الحرارية, الهواء الداخل يُبرد إلى درجة حرارة منخفضة بما فيه الكفاية ليتجمد بخار 
الماء وCO2 على جدران ممرات الهواء لمبادل الحراري. وعلى فترات متكررة , مجموعة من صمامات العكس 
تكون مسئولة عن مرور الهواء ومخلفات الغاز. بعد المرور في المبادل الحراري فانه يبدل من عملية تبريد الهواء 
الداخل إلى عملية تدفئة. مخلفات الغاز الجافة جدا والمسخنة جزيئا يتبخر منها الماء والذي يُبخر ثلوج CO2 
التي ترسبت خلال فترة تبريد الهواء السابقة. وهذه الغازات تعود إلى الغلاف الجوي , وبعد أن يتم أزالتها 
تماما , الممر يعود إلى مهمته في تبريد الهواء الداخل.
عندما تستخدم المبادلات الحرارية العاكسة , وحدات الامتصاص الباردة تثبت لإزالة الهيدروكاربونات التي 
تشق طريقها في نظام التقطير.عندما تستخدم غربلة الجزيئات,الهيدروكوبونات يتم أزالتها جنبا إلى جنب مع 
بخار الماء و CO2 في وحدة التنقية الأولية.

- الخطوة التالية هي نقل الحرارة الإضافية مقابل تيارات المنتج ومخلفات الغاز وذلك لتوصيل الهواء الداخل إلى 
درجة الحرارة المبردة ( حوالي -300 فهرنهايت أو -185 درجة سيليزية) .
هذا التبريد يتم في المبادلات الحرارية مصنوعة من النحاس والألمنيوم والتي تسمح بالتبادل الحراري بين 
الهواء الداخل وتيارات مخلفات الغاز وبين المنتج البارد الذي يخرج من عملية الفصل. تيارات الغاز الخارجة 
تُسحن لتقارب درجة حرارة الهواء المحيطة . التبريد المُسترجع من تيارات الغاز المنتج و تيار المخلفات يقلل 
من كمية التبريد التي يجب أن تتنج من قبل المصنع. أن درجات الحرارة المنخفضة جدا اللازمة للتقطير المُبرد 
تنشأ من خلال عملية التبريد التي تشمل توسيع في واحد أو أكثر من تيارات عملية الضغط المرتفع.

- الخطوة التالية في عملية فصل المنتج في عملية فصل الهواء هي التقطير. حيث يفصل الهواء إلى المنتج المطلوب. 
لجعل الأوكسجين منتج , نظام التقطير يستعمل عمودين تقطير على التوالي , تسمى عادة أعمدة الضغط 
(المرتفعة) و (المنخفضة) . مصانع النتروجين ممكن أن تحوي على عامود واحد , على الرغم من أن الكثير 
منها يحوي على اثنين . يغادر النتروجين من أعلى عمود تقطير , أما الأوكسجين يغادر من أسفل الأعمدة. 
الأوكسجين الغير نقي المنتج في العمود الأولي (الضغط العالي) يتم تنقيته في العمود الثاني (عمود الضغط المنخفض).

الارجون لديه درجة غليان مماثلة للأوكسجين وهو يبقى مع الأوكسجين المنتج . وإذا كان مطلوب نقاوة عالية 
من الأوكسجين فيجب إزالة الارجون من نظام التقطير.إزالة الارجون تحدث عند نقطة في عمود الضغط 
المنخفض حيث يكون تركيز الارجون في أعلى مستوياته. الارجون الذي يُزال تتم معالجته عادة في عمود 
تقطير الارجون الخام الإضافي ( جانب السحب) , والذي يكون مكمل مع عامود الضغط المنخفض . الارجون 
الخام يجب أن يُهوى, أو يعالج معالجة أضافية عند الجانب, أو يُجمع كسائل ويشحن عن بعد (تصفية الارجون). 
يتوقف الاختيار على كمية الارجون المتوفرة والتحليل الاقتصادي للبدائل المختلفة.
عادة يتم أنتاج الارجون النقي من الارجون الخام من خلال عملية متعددة الخطوات . الأسلوب التقليدي هو 
إزالة 2-3 % من الأوكسجين الموجود في الارجون الخام في وحدة (de-oxo) . هذه الوحدات الصغيرة تقوم 
بالجمع كيميائيا الأوكسجين مع الهيدروجين ليتكون الماء في الوعاء الذي ييكون محتوي على المحفزات. الماء 
الناتج يزال بسهولة (بعد التبريد) في المنخل الجزيئي الجاف. تيار الارجون الخالي من الأوكسجين تحدث عليه 
المزيد من المعالجة عمود التقطير_ارجون النقي الإضافي لإزالة النتروجين والهيدروجين المتبقي والغير متفاعل.

التقدم بتكنولوجيا عامود التقطير المحشو , خلق خيار ثاني لإنتاج الارجون , إجمالي الارجون المبرد المسترجع 
يستخدم عمود تقطير طويل جدا ( لكن صغير القطر) لقيام بالفصل الصعب بين الأوكسجين الارجون . كمية 
الارجون التي يمكن أن تُنتج هي محددة من قبل كمية الأوكسجين المُصنع في نظام التقطير, هذا بالإضافة 
إلى عدد من المتغيرات الأخرى التي تؤثر على نسبة الاسترجاع ,و تشمل كمية الأوكسجين المنتج كسائل 
وثبات ظروف تشغيل المعمل. ونظرا للنسبة الطبيعية للغازات في الهواء , فالارجون المنتج لايمكن أن يتجاوز 
4.4%(بالحجم) من معدل الأوكسجين الداخل أو 5.5% بالوزن.

تيارات المنتجات الغازية والمخلفات المبردة التي تنبثق من أعمدة فصل الهواء يتم توجيهها للعودة من خلال 
المبادلات الحرارية نهاية الأمامية. كما أنها تُسخن لتقارب درجة الحرارة المحيط , وأنها تقوم بتبريد الهواء 
الداخل. كما تم الإشارة مسبقا , التبادل الحراري بين تيارات المنتج والهواء الداخل يقلل من صافي تبريد 
الحمل على المصنع وبالتالي يستهلك طاقة.

التبريد ينتج في مستويات درجات حرارة مبردة للتعويض عن الحرارة المسربة إلى أجهزة التبريد وإنقاص 
التبادل الحراري بين التيارات الغازية الداخلة والخارجة.
مصانع فصل الهواء تستعمل دورة تبريد مشابه من حيث المبدأ لتلك المستخدمة في المنازل وأنظمة تكييف 
الهواء في السيارات. واحد أو أكثر من تيارات الضغط المرتفع (التي يمكن أن تكون نتروجين , غاز مخلف , غاز 
داخل , أو غاز منتج, باعتماد على نوع المعمل) تختزل في الضغط , الذي يبرد المجرى. لتحقيق أقصى قدر 
من التبريد وكفاءة طاقة المصنع, يُقلل الضغط (لتوسيع) الذي يحدث داخل الموسع(نوع من التوربينات). الطاقة 
المزالة من مجرى الغاز تقلل من درجة حرارته أكثر من ماسيكون عليه الحال مع التوسيع البسيط عبر الصمام. 
الطاقة التي نتجت بواسطة الموسع يتم وضعها لاستخدامها في قيادة عمل الضاغط , مولد كهربائي , أو 
غيرها من أجهزة المستهلكة للطاقة مثل مضخة النفط ومنفاخ الهواء.

منتجات الغازات موجودة عادة في صندوق البارد (وهو وعاء معزول يحوي أعمدة التقطير ومعدات أخرى تعمل 
عند درجة حرارة منخفضة جدا وعند ضغوط نسبية, غالبا أكثر من واحد جو(مطلق) فقط). بشكل عام, ينخفض 
ضغط التسليم , كلما ارتفعت كفاءة عملية الفصل والتنقية.عندما يتم استخدام المنتجات عند الضغط 
المانومتري المنخفض نسبيا (يصل إلى عدة جو) المصانع يمكنها أن تصمم وتعمل لإنتاج منتج عند الضغط 
المطلوب. في حالات عديدة,هو أكثر تكلفة لإنتاج المنتج عند ضغط منخفض وضغط الغاز المنتج إلى ضغط التسليم المطلوب.

إذا كان غاز الأوكسجين المطلوب أن يكون عند الضغط المعتدل , فخيارات العملية هي استخدام دورة ( غليان 
أو ضخ الاوكسجين السائل ) . هي دورات عملية تبخر الأوكسجين السائل عند ضغط التسليم , بمواجهة الهواء 
الداخل الذي يدعم في الضغط فيسمح له بتكاثف الجزئي مقابل تبخير الأوكسجين السائل. هذه الدورات لها 
جاذبية لأنها فعليا مراحل أضافية بديلة لضغط الهواء وضخ التبريد لضاغط الأوكسجين , التي يمكن أن تؤدي 
في مصنع أكثر أحكاما واقل تكلفة.
نظم " ضخ الاوكسجين السائل " هو الأكثر تطبيقا عندما يكون هناك منتج ثابت الطلب عليه إلى حد ما . حرارة التبخير 
وتسخين المبخر لوكس توجه من الهواء الداخل . الذي يتكثف جزيئا ويرسل إلى نظام التقطير, التغيرات 
السريعة في طلب الأوكسجين ستكون ذات تأثير سلبي على أداء المعمل, حيث أن كل تغير مفاجئ سوف 
يميل إلى ترتد في عمل أعمدة التقطير.

مصانع تمرير النتروجين السائل:, هي نوع خاص من المصانع عالية التبريد التي يمكن أنتاج غاز النتروجين على 
نحو فعال من حيث التكلفة بمعدلات أنتاج منخفضة نسبيا. وهي تختلف عن المصانع المبردة العادية من حيث 
أنها لاتملك نظام التبريد الميكانيكي خاص بها. على نحو فعال "استيراد" أجهزة التبريد اللازمة لإنتاج 
النتروجين في الموقع من أماكن البعيدة كبيرة الحجم, وكفاءة عالية لمصانع السائل . انجاز هذا عن طريق 
حقن مستمر لكمية صغيرة من النتروجين السائل في عملية التقطير , حيث النتروجين السائل المستورد يوفر 
استرجاع للتقطير, ثم يبخر ويمزج مع النتروجين الغازي المنتج محليا , أصبحت جزءا من التيار المنتج النهائي. 
مساعد النتروجين السائل بدلا من النظام التبريد الميكانيكي يبسط تصميم المحطة , يجعل الأنظمة إلى حد 
ما أكثر أحكاما , ويقلل من تكلفة رأس المال , في ظل الظروف المناسبة , توفر أفضل بشكل عام اقتصادية 
من توفير إمدادات سائلة سائبة أو مصنع النتروجين .

المسيلات Liquefiers
عندما يجب ان ينتج نسبة كبيرة من أنتاج المصنع كمنتج سائل , يجب أضافه وحدة تبريد أضافية ( أو دمجها ) 
إلى مصنع فصل الهواء الأساسية . هذه الوحدات تسمى المسيلات ومعظمها يستخدم النتروجين كسائل 
ابتدائي . قدرات المسيل المطلوبة تُحدد من خلال النظر على معدل الطلب اليومي المتوقع على المنتجات 
السائلة. قدرة المسيلات تتراوح بين جزء صغير من طاقة محطة فصل الهواء وتصل الى طاقة الانتاجية 
القصوى لمحطة لانتاج الاوكسجين بالاضافة الى النتروجين والارجون. 
دورة العملية الاساسية المستخدمة في المسيلات كانت دون تغيير منذ عقود. الفرق الرئيسي بين 
المسيلات القديمة والحديثة هو ان اقصى ضغط تشغيل لمبادلات الحرارية المبردة قد ازداد كما ان تكنولوجيا 
تصنيع المبادلات الحرارية المبردة قد تحسنت. المسيلات النموذجية الجديد يمكن ان تكون اكثر كفاءة 
في الطاقة اكثر من بناء بني من ثلاثين عاما أذا كان يعمل اعلى ضغوط الدورة واعلى كفاءة موسعات. 

المسيلات الكلاسكية المستقلة تاخذ درجة الحرارة المحيط وضغط النتروجين وتضغطه , يبرده , ثم يوسع 
مجرى الضغط العالي لانتاج التبريد . في بعض انظمة المسيلات نظام التبريد ثاني يستخدم نموذج صديق 
للبيئة من غاز التبريد يوفر بعض من ارتفاع الحرارة الواجبة. دورة المسيلات المستقلة بحد ذاتها تنتج النتروجين 
السائل فقط ,اذا كان المطلوب هو انتاج الاوكسجين السائل , كلا من وحدة فصل الهواء والمسيل ستكون 
وحدات جديدة , جزء من النتروجين السائل المنتج ستكون عادة ارسالها الى وحدة فصل الهواء لتوفير التبريد 
الذي يكون هناك حاجة اليه للسماح بسحب الكمية المطلوبة من الاوكسجين السائل من صندوق التبريد. اذا 
تم اضافة المسيل الى وحدة فصل الهواء الموجودة , وحدة فصل الهواء يمكن ان لا يتم تصميمها للسماح 
لسحب معدلات عالية من الاوكسجين السائل. في هذه الحالة , حل واحد هو اضافة دائرة مبادل حراري 
اضافية لتسييل الاوكسجين الغازي بينما النتروجين السائل يتبخر. 

في مصانع التسييل وفصل الهواء شديدة التكامل , معظم ان لم يكن كل التبريد لكلا من فصل الهواء و تسيل 
المنتج ينتج في قسم المسيل . يتم نقل التبريد الى قسم فصل الهواء لمعمل من خلال المبادلات الحرارية 
وحقن النتروجين السائل استرجاع في عمود التقطير. مصانع انتاج السائل التجاري عالية التكامل هي اقل 
كلفة لبناء واكثر كفاءة حرارية . يمكن ان تكون مرنة جدا من حيث السماح لانتاج خلطات مختلفة من 
النتروجين السائل والاوكسجين السائل. من ناحية اخرى , لديهم عيب محتمل , فالمسيل لايمكن ان يكون ان 
يقف عن التشغيل بشكل مستقل عن وحدة فصل الهواء.
القدرة على تشغيل وحدة فصل الهواء دون تشغيل المسيل يمكن ان يكون مفيدة. عندما يخزن السائل في 
المستويات العالية ولكن خط الانابيب المزود لاوكسجين الغازي لاتزال تتطلب كمية كبيرة من المنتج , او عندما 
يكون الطلب الكلي على السائل هو دائما اقل من سعة المصنع الكامل . في هذه الحالة , المصانع مع 
المسيلات المستقلة يتم تشغيلها في مايسمى عادة " عملية حملة " – حيث ان فترات تشغيل القدرة 
الكاملة للمسيلات تتناوب مع فترات عندما المسيل يتعطل . 
عملية الحملة تستفيد من الحقائق ان المسيلات هي اكثر كفاءة في استخدام الطاقة عندما تعمل 
بالقرب من طاقتها القصوى , ويمكن ان يتم ايقاف التشغيل وبدء التشغيل لنطام المسيل المستقل بسهولة 
نسبيا مع تاثير سلبي قليل على محطة عميلة فصل الهواء. عندما الطاقة المخزونة المتوفرة مع عملية الحملة 
تقترن مع مؤقت تشغيل الانتاج التي تستفيد من فترات طاقة اقل كلفة ( الليل وعطلات نهاية الاسبوع وما 
الى ذلك) يمكن تحقيق توفير تكاليف تشغيل كبيرة مقابل تشغيل ثابت عند انخفاض معدلات انتاج السائل.

رسم تخطيطي للعملية ولوحدات محطة فصل الهواء مع بعض توضحيات لاختصارات وتعريف لبعض معدات المسخدمة في العملية



GAR = غاز الأرجون
GAN = غاز النتروجين
GOX= غاز الاوكسجين
LAR = الأرجون السائل
LIN = النتروجين السائل
LOX = اوكسجين السائل
warm = تدفئة
cool = تبريد
Pre-Purification Unit = PPU = وحدة التنقية الاولية

Filtration = الترشيح
تتم عملية تنقية الهواء بعملية الترشيح Filtration أو التصفية هي عملية ميكانيكية أو فيزيائية تستخدم لفصل 
المواد الصلبة من الموائع (سوائل أو غازات) وذلك بوضع أداة (مرشح filter ) تسمح للمائع بالتدفق والمرور 
خلالها، ولكن لا تسمح للمواد الصلبة (أو على الأقل جزء من المواد الصلبة) بالمرور. ويجب التأكيد على أن 
عملية الترشيح ليست كاملة، وتعتمد على حجم المسام وسماكة المرشح فضلا عن آليات الترشيح.
المائع هو سائل او غاز.

compressor = الضاغط 
هو آلة ميكانيكية تستخدم لزيادة ضغط الغاز وذلك بتقليل الحجم. وهو شبيه للمضخة فكليهما يزيد الضغط 
على الموائع وكليهما ينقل المادة المضغوطة خلال انبوب, والفرق بينهما أن الغازات مواد قابلة للضغط فالضاغط 
يقلل من حجمها ولكن السوائل مواد غير قابلة للضغط فالمضخة تستخدم لنقل السوائل.

Cryogenic Distillation = التقطير المبرد
التقطير تقنية هدفها فصل مواد كيميائية عن بعضها البعض اعتمادا على اختلاف درجة غليانها فنحصل على 
قطارة من جهة ومخلفات من جهة أخرى.التقطير هو عملية لفصل المواد بوساطة الحرارة. وهي لا تحتاج غلى 
إضافات أخرى أو مذيبات أو كيماويات. وتعتمد الطريقة على فروق في درجة غليان السوائل المراد فصلها. 
ويسمي الكيميائيون هذا الفرق فرق الضغط البخاري للمواد عند درجة حرارة معينة.

Heat exchanger = المبادل الحراري
هو مكوَّن يستخدم لتغيير درجة حرارة الموائع عن طريق تمريرها في أنابيب تتخلل وسط آخر. يكون الوسط 
الآخر عالي الحرارة إذا أردنا رفع درجة حرارة السائل إو الغاز المرغوب رفع حرارته. كما يمكن تبريد السائل أو 
الغاز المطلوب تبريده بتمريره في أنابيب تمر في وسط آخر درجة حرارته منخفضة. عملية انتقال الحرارة من 
وسط إلى وسط آخر تسمي تبادل حراري . والجهاز الذي تتم فيه العملية يسمى مبادل حراري . 


مخططات اخرى للعملية


معمل فصل الهواء


ضاغط الهواء


عمود التقطير