Kommerciel iltoproduktion: Kryogen luftseparation vs. PSA

To dominerende industrielle metoder

1. Kryogen luftseparation (fraktioneret destillation) – Stor skala

Proces: Atmosfærisk luft filtreret → komprimeret (5–10 bar) → afkølet til ~-173°C (flydning) → føres ind i destillationskolonne. Kvælstof (KP -196°C) damper af først; ilt (KP -183°C) samles som væske i bunden. Argon side-udtræk på intermediært skive.

  • Renhed: 99,5–99,9% O₂ (standard); 99,999% (ultra-høj) med ekstra argon kolonne.
  • Kapacitet: 50–5.000+ ton/dag (ton per dag = TPD).
  • Energi: 0,3–0,4 kWh/Nm³ O₂ (høj kapital, lav marginal kostnad ved skala).
  • Produkter: Flydende O₂ (LOX), gasformig O₂ (GOX), flydende N₂, flydende Ar.
  • Typiske brugere: Integrerede stålværker, store kemiske anlæg, forhandlere af medicinsk gas (Air Liquide, Linde, Air Products).

2. Pressure Swing Adsorption (PSA) – Lille/Mellem skala

Proces: Komprimeret luft (5–8 bar) passerer gennem kar pakket med zeolit molekylært siev (zeolit 13X eller LiX). Kvælstof selektivt adsorberet; ilt-beriget gas (90–95% O₂) udgår. Cyklisk tryksving regenererer siev.

  • Renhed: 90–95% (standard); 99%+ med vacuum-PSA (VPSA) eller multi-bed.
  • Kapacitet: 10–5.000 Nm³/t (modulær).
  • Energi: 0,35–0,5 kWh/Nm³ O₂ (lavere kapital, højere specifik energi end kryogen ved >500 TPD).
  • Fodaftryk: Skid-monteret; indendørs/udendørs.
  • Typiske brugere: Hospitaler, glas/keramik, affaldsvand ozon, metal skæring, akvakultur, fjernsteder.

Kostnadsammenligning (Tommedregel)

MåleenhedKryogen (500 TPD)PSA (500 Nm³/t ≈ 350 TPD)
Kapitalomkostninger$40–60M$5–10M
O₂ Kostnad (15-år nivåeret)$0,015–0,025/Nm³$0,03–0,05/Nm³
Opstartstid12–24 timerMinutter
Nedregulering30–100%10–100%

Opkommande: Membranseparation & Elektrokemisk

  • Polymer membraner: 30–40% O₂, lav energi, meget lille skala (lab, bærbart).
  • Fast oksid elektrolyse (SOEC): Høj-temperatur damp/CO₂ co-elektrolyse – fremtidig grøn O₂/hydrogen.

Udvalsguide

  • >500 TPD, behov for LOX, høj renhed → Kryogen
  • 50–500 TPD, kun gasformig, modulær, hurtig start → PSA/VPSA
  • <50 TPD, fjern, lav renhed OK → Membran eller lille PSA

Ozonterapi