Nelle unità di separazione dell'aria convenzionali, i prodotti di ossigeno e azoto vengono aspirati dai flussi di ossigeno e azoto a bassa-pressione nella colonna superiore. Dopo essere stati riscaldati negli scambiatori di calore, escono dalla camera fredda ad una pressione assoluta di circa 0,12 MPa. Un compressore di ossigeno comprime quindi il gas alla pressione richiesta (3,1 MPa) per l'erogazione agli utenti.
Il processo di compressione interna dell'ossigeno liquido, al contrario, ritira il prodotto dell'ossigeno liquido dal ribollitore del condensatore-, lo comprime alla pressione richiesta (circa 3,1 MPa) utilizzando una pompa per ossigeno liquido, quindi lo riscalda e lo vaporizza negli scambiatori di calore prima di fornirlo agli utenti. In altre parole, la compressione alla pressione richiesta avviene all'interno della cella frigorifera.
Rispetto al processo convenzionale, il processo di compressione interna presenta le seguenti caratteristiche:
Non è richiesto alcun compressore di ossigeno.La compressione di un liquido alla stessa pressione consuma molta meno energia rispetto alla compressione di una quantità equivalente di gas. Inoltre, le pompe per ossigeno liquido sono compatte, strutturalmente semplici e notevolmente meno costose dei compressori per ossigeno.
Più sicuro della compressione dell'ossigeno gassoso.La compressione dell'ossigeno liquido presenta meno rischi per la sicurezza rispetto alla compressione dell'ossigeno gassoso.
Maggiore sicurezza operativa.Il prelievo continuo di notevoli quantità di ossigeno liquido dal condensatore principale impedisce l'accumulo e la concentrazione di idrocarburi, favorendo così un funzionamento più sicuro delle apparecchiature.
Costi più elevati dello scambiatore di calore.Poiché l'ossigeno vaporizza e viene riscaldato a pressione elevata, i passaggi dell'ossigeno negli scambiatori di calore devono resistere all'alta pressione, aumentando i costi delle apparecchiature rispetto al processo convenzionale. La progettazione deve inoltre tenere conto attentamente dell'integrità strutturale e delle considerazioni sulla sicurezza.
Aumento del consumo energetico del compressore d'aria.L'ampio rilascio di freddo durante la vaporizzazione dell'ossigeno liquido si traduce in una maggiore differenza di temperatura all'estremità calda degli scambiatori di calore, che rappresenta una perdita di freddo relativamente maggiore. Per mantenere l'equilibrio del freddo, è necessaria una pressione dell'aria di alimentazione più elevata, aumentando il consumo di energia nel compressore d'aria principale.
In generale, l'aumento del consumo energetico del compressore d'aria compensa all'incirca-o supera leggermente-il risparmio energetico derivante dalla pompa dell'ossigeno liquido. Anche i costi delle attrezzature sono sostanzialmente comparabili o leggermente inferiori. Tuttavia, dal punto di vista della sicurezza e dell’affidabilità, il processo di compressione interna offre evidenti vantaggi. Con l'applicazione di pompe per liquidi a frequenza variabile-, le portate del flusso di prodotto di ossigeno e azoto possono essere regolate con grande flessibilità e la stabilità della purezza del prodotto viene migliorata. Di conseguenza, questo processo è ampiamente adottato a livello internazionale.
