以四川空分集团KDONAr-30000/16160/930型空分设备为例，重点讲解空分设备的流程组织，空分工艺技术原理，性能参数。
一、主要技术数据
1、加工空气
进装置原料空气流量 163500 Nm3/h
进 分 馏 塔 流 量 156500 Nm3/h
进分馏塔空气压力及温度：
低压：~0.50 MPa(G)，22℃
中压：~3.80 MPa(G)，40℃
高压：~7.0MPa(G)，40℃
2、产品指标
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产品名称 |
纯度（%） |
产量（Nm3/h） |
出冷箱压力 MPa(G) |
备 注 |
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氧气（GO2） |
≥99.6 |
30000 |
6.5 |
内压缩 |
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液氧（LO2） |
≥99.6 |
200 |
0.2 |
|
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氮气（GN2） |
≤10PPm O2 |
16160 |
0.5 |
|
|
液氮（LN2） |
≤10PPm O2 |
200 |
0.45 |
|
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液氩（LAr） |
O2≤2PPm N2≤3PPm |
930 |
0.3 |
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仪表空气 |
露点-65℃ |
2000 |
≥0.5 |
|
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装置空气 |
露点-65℃ |
2000 |
≥0.5 |
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注: m3/h指0℃，101.325Kpa状态下的体积流量(以下同);
3、空分设备运转周期（两次大加温间隔时间）: 2年
4、装置加温解冻时间: ～24小时
5、装置起动时间(从膨胀机启动到氧气纯度达到指标)：～36小时
6、装置操作弹性：70～110％（不包括压缩机组及膨胀机）
二、基本原理
干燥空气的主要成份如下:
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名 称 |
化学代号 |
体积百分比 |
重量百分比 |
|
氧 |
O2 |
20.95 |
23.1 |
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氮 |
N2 |
78.08 |
75.5 |
|
氩 |
Ar |
0.932 |
1.29 |
空气中其它组成成份，如氢、二氧化碳、碳氢化合物的含量在一定范围内变化，而水蒸汽含量则随着温度和湿度而变化。
空气中的主要成份的物理特性如下:
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名称化学 符号 |
标准大气压下的液化温度(℃) |
标准大气压下的固化温度(℃) |
临界温度 (℃) |
临界压力 MPa(A) |
|
氧 O2 |
-183 |
-218.4 |
-119 |
5.079 |
|
氮 N2 |
-195.8 |
-209.86 |
-147 |
3.394 |
|
氩 Ar |
-185.7 |
-189.2 |
-122 |
4.862 |
空气的精馏就是利用空气的各种组份具有不同的挥发性,即在同一温度下各组份的蒸汽压不同，将液态空气进行多次的部份蒸发与部份冷凝，从而达到分离各组份的目的。当处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮混合液体时，气相与液相之间就发生热、质交换，气体中的部份冷凝成液体并放出冷凝潜热，液体则因吸收热量而部份蒸发。因沸点的差异，氧、氩的蒸发顺序为：氮>氩>氧，冷凝顺序为：氧>氩>氮。在本系统中，该过程是在塔板上进行的，当气体自下而上地在逐块塔板上通过时，低沸点组份的浓度不断增加，只要塔板足够多，在塔的顶部即可获得高纯度的低沸点组份。同理，当液体自上而下地在逐块塔板上通过时，高沸点组份的浓度不断增加，通过了一定数量的塔板后，在塔的底部就可获得高纯度的高沸点组份。
由于氧、氩、氮沸点的差别，在上塔的中部一定存在着氩的富集区，制取粗氩所需的氩馏份就是从氩富集区抽取的。
