1. Compressione dell'aria: L'aria viene compressa ad alta pressione, tipicamente diverse centinaia di atmosfere (atm). Ciò aumenta la densità dell'aria e ne facilita la liquefazione.
2. Raffreddamento e condensazione: L'aria compressa viene quindi raffreddata in modo significativo, solitamente a temperature inferiori a -180 gradi Celsius (-292 gradi Fahrenheit). A queste basse temperature, i componenti dell'aria iniziano a condensarsi in liquidi.
3. Separazione dei componenti: L'aria condensata viene quindi immessa in una colonna di distillazione, che è un recipiente verticale suddiviso in più stadi. Ciascuna fase viene mantenuta a una temperatura e pressione leggermente diverse. Man mano che l'aria condensata sale attraverso la colonna, i suoi componenti iniziano a separarsi in base al loro punto di ebollizione.
- Raccolta di azoto: L'azoto gassoso ha un punto di ebollizione inferiore rispetto all'ossigeno e ad altri componenti dell'aria. Rimane quindi nella fase gassosa e viene raccolto nella parte superiore della colonna di distillazione.
- Ossigeno e altri componenti: L'ossigeno e altri gas con punti di ebollizione più elevati si condensano negli stadi inferiori della colonna e vengono raccolti separatamente.
4. Purificazione: L'azoto gassoso raccolto può contenere ancora tracce di impurità. Ulteriori fasi di purificazione, come il passaggio del gas attraverso carbone attivo o setacci molecolari, possono essere impiegate per rimuovere queste impurità e ottenere azoto gassoso di elevata purezza.
5. Archiviazione e distribuzione: L'azoto purificato viene quindi immagazzinato in bombole o serbatoi ad alta pressione e distribuito a vari settori e applicazioni che lo richiedono.
La distillazione frazionata è il metodo principale per la produzione su larga scala di azoto gassoso dall'aria. Tuttavia, esistono anche tecniche alternative come l'adsorbimento con oscillazione di pressione (PSA) e la separazione con membrana, che vengono utilizzate per applicazioni su scala ridotta o per requisiti specifici.
