什么是空分？空分的原理是什么？

一、什么是空分

空分 就是空气分离，全称空气分离装置（空分设备）。

简单讲：把自然界的空气当作原料，把空气里面的氧气、氮气、氩气，分开提取出来，得到高纯度氧、氮、氩产品的整套工业设备。

空气组分（体积占比）：

氮气78.09%，氧气20.95%，氩0.932%，其余少量氖、氦、氪、氙等稀有气体。

工厂炼钢、化工、煤化工、金属切割、医用氧都要大量用到氧氮氩，全部来自空分装置。

二、空分核心原理：低温精馏（也叫深冷法）

核心依据：空气中各个组分沸点不一样（常压下）

- 氮气沸点：‑195.8℃（更容易挥发，优先变成气体）

- 氩气沸点：‑185.7℃

- 氧气沸点：‑183℃（难挥发，更容易变成液体）

整套简单的讲流程分为4大步骤

1. 空气压缩与冷却

空压机把环境空气加压；然后经冷却后进净化系统。

2. 空气净化（分子筛纯化器）

分子筛把空气中水分、二氧化碳、碳氢化合物吸附除掉。

如果不除掉，低温下会结冰冻结堵塞冷箱管道。

3. 空气深度冷却降温（膨胀机制冷）

干净的压缩空气进入换热器，靠透平膨胀机对外做功，温度急剧下降，降到接近液化温度，部分空气变成液体（液空）。

整套设备绝大部分低温设备全部包裹在冷箱里面，保冷隔热，减少冷量跑掉。

4. 精馏分离（双级精馏塔：下塔+上塔+主冷冷凝蒸发器+氩系统）

这是空分最核心环节，利用沸点不同，气液两相逆流接触，反复蒸发、冷凝实现分离。

- ① 冷却后的空气先进入下塔：初步分离，得到液氮（高纯度氮）和液空（氧+氮+氩混合液体）。

- ② 液空、液氮经过节流降压送入上塔进行进一步精馏。

- ③ 主冷（冷凝蒸发器）是上下塔的换热纽带：下塔的液氧蒸发给上塔提供上升蒸汽；上塔的氮气冷凝，提供精馏所需要的回流液氮。

精馏简单理解：

沸点低的氮更容易变成气体往上走；

沸点高的氧更容易变成液体往下流；

氩沸点介于两者之间，成为中间组分，在上塔形成富氩区，再通过粗氩塔提取氩气。

经过上塔精馏，塔顶产出高纯氮气；塔底产出高纯液氧；上塔中部抽出氩馏分送粗氩塔制取氩气。

空气分离还有别的空分方法

1. 深冷空分（你调试的这种）：可以同时生产氧、氮、氩，适合大产量（几千~几万Nm³/h），纯度很高，工业主流。

2. PSA变压吸附：只产氧气，规模小，纯度一般，不用低温。

二、空分的原理

空分即空气分离装置，以空气为原料。深冷空分原理：将空气压缩净化后，通过膨胀机制冷使空气液化，利用空气中氧、氮、氩各组分沸点不同，在精馏塔中气液两相逆流接触，多次蒸发‑冷凝，把空气分离成高纯度的氧气、氮气、氩气。