Eine Luftzerlegungsanlage ist eine Industrieanlage, die natürlich vorkommende Luft oder atmosphärische Luft in ihre Gaskomponenten zerlegt. Die dabei gewonnenen Gase umfassen Sauerstoff, Stickstoff und Argon sowie einige Inertgase wie Neon, Xenon und Krypton. Da Stickstoff und Sauerstoff die beiden häufigsten Gase in der Erdatmosphäre sind, machen diese beiden Elemente den Großteil der dabei gewonnenen Gase aus.
Der in einer Luftzerlegungsanlage eingesetzte Prozess wird als kryogene Destillation bezeichnet. Durch Abkühlen der atmosphärischen Luft auf extrem niedrige Temperaturen können die Komponentengase getrennt und geerntet werden. Bei einigen Pflanzen können auch flüssige Formen von Stickstoff oder Sauerstoff geerntet werden.
Der kryogene Destillationsprozess ist ein vierstufiges Verfahren. Im ersten Schritt wird atmosphärische Luft gereinigt und auf einen Druckbereich von 5 bis 10 bar (4-9 Atmosphären) verdichtet. Der Reinigungsprozess entfernt Staub und Verunreinigungen, die den Kühlprozess stören könnten. Der Kompressionsprozess erwärmt die Luft, um Feuchtigkeitsspuren zu entfernen, bevor die Druckluft zum Kühlen an einen Wärmetauscher geleitet wird.
Wenn die Druckluft abgekühlt ist, ist der nächste Schritt die Reinigung. Bei diesem Prozess wird die Luft durch ein Molekularsieb geleitet, das die Luft durch einen Prozess namens Adsorption filtert. Bei diesem Verfahren werden Gase oder Moleküle von einer Adsorptionsmitteloberfläche angezogen und bilden eine Schicht auf dem Adsorptionsmittelmaterial. Die Molekularsiebe wurden entwickelt, um Kohlendioxid, Wasser und Kohlenwasserstoffgase zu entfernen.
Nachdem die Luft gereinigt wurde, kann sie sicher in die Kühl- und Destillationskammer geleitet werden. Die Kühlkammer besteht aus einem Wärmetauscher und kryogenen Strömen. Wenn die Luft durch diese Kammer geleitet wird, erreicht sie ausreichend niedrige Temperaturen, um eine Destillation der Komponentengase zu ermöglichen.
Die Destillation der Luft erfolgt in der Destillationskolonne. Abhängig von den zu gewinnenden Gasen kann die Luft mehr als eine Destillationskolonne durchlaufen. Diese Komponente verwendet Kältemittel und einen Expander oder ein Ventil, um einen Joule-Thomson-Effekt zu erzeugen, der bewirkt, dass die Komponentengase der Luft abkühlen und einen flüssigen Zustand erreichen. Die verflüssigten Gase werden dann gesammelt und zur Lagerung oder Verwendung auf Umgebungstemperatur erwärmt.
Die von einer Luftzerlegungsanlage erzeugten Gase werden in vielen industriellen Prozessen verwendet. Teilweise werden diese gasförmigen Formen dieser Elemente über direkte Pipelines zu industriellen Verbrauchern transportiert. In anderen Fällen können die geernteten Elemente in flüssiger oder gasförmiger Form für den späteren Transport und die Verwendung gelagert werden. Größere Mengen der destillierten Gase werden in der Regel in flüssiger Form mit Tankwagen transportiert. Kleinere Mengen können in Druckflaschen als Gas transportiert werden.