Två dominanta industriella metoder
1. Kryogen luftseparation (fraktionerad destillation) – Stor skala
Process: Atmosfärisk luft filtreras → komprimeras (5–10 bar) → kyls till ~‑173°C (flytning) → matas in i destillationskolonn. Kväve (kokpunkt ‑196°C) kokar av först; syre (kokpunkt ‑183°C) samlas som vätska i botten. Argonsidedrag på intermediär bricka.
- Renhet: 99,5–99,9% O₂ (standard); 99,999% (ultra-hög) med ytterligare argonkollon.
- Kapacitet: 50–5 000+ ton/dag (ton per dag = TPD).
- Energi: 0,3–0,4 kWh/Nm³ O₂ (högt kapital, låg marginalkostnad i skala).
- Produkter: Flytande O₂ (LOX), gasformig O₂ (GOX), flytande N₂, flytande Ar.
- Typiska användare: Integrerade stålverk, stora kemianläggningar, handlsgasleverantörer (Air Liquide, Linde, Air Products).
2. Trycksvängadsorption (PSA) – Liten/Medium skala
Process: Komprimerad luft (5–8 bar) passerar genom kärl packade med zeolit molekylsiv (zeolit 13X eller LiX). Kväve adsorberas selektivt; syreberikad gas (90–95% O₂) utträder. Cyklic trycksväng regenererar sivet.
- Renhet: 90–95% (standard); 99%+ med vakuum-PSA (VPSA) eller flerbädd.
- Kapacitet: 10–5 000 Nm³/tim (modulär).
- Energi: 0,35–0,5 kWh/Nm³ O₂ (lägre kapital, högre specifik energi än kryogen vid >500 TPD).
- Fotavtryck: Skid-monterad; inomhus/utomhus.
- Typiska användare: Sjukhus, glas/keramik, avlopps ozon, metallsågning, akvakultur, avlägsna platser.
Kostnadsjämförelse (Tumregel)
| Mått | Kryogen (500 TPD) | PSA (500 Nm³/tim ≈ 350 TPD) |
|---|
| Kapitalkostnad | $40–60M | $5–10M |
| O₂ Kostnad (15-års nivåerad) | $0,015–0,025/Nm³ | $0,03–0,05/Nm³ |
| Starttid | 12–24 tim | Minuter |
| Regleringsområde | 30–100% | 10–100% |
Nya metoder: Membranseparation & Elektrokemisk
- Polyermembraner: 30–40% O₂, låg energi, mycket liten skala (labb, bärbar).
- Fastoxid elektlys (SOEC): Hög-temp ånga/CO₂ ko-elektrolys – framtida grön O₂/vätgas.
Urvalsguide
- >500 TPD, behov av LOX, hög renhet → Kryogen
- 50–500 TPD, endast gas, modulär, snabb start → PSA/VPSA
- <50 TPD, avlägsen, låg renhet OK → Membran eller liten PSA
