空氣分離設備工作原理

高機機械設備

空氣分離設備（簡稱空分設備）是一種通過物理方法將空氣分離為氧氣、氮氣、氬氣等組分的工業裝置，其核心原理基于空氣中各組分沸點的差異。以下是其工作原理的詳細解析：

1. 空氣預處理
壓縮與凈化：空氣首先經壓縮機加壓至0.5~1 MPa（中壓流程）或更高（高壓流程），隨后通過分子篩吸附器去除水分、二氧化碳和碳氫化合物等雜質，防止后續低溫環節堵塞或爆炸風險。
熱交換冷卻：凈化后的空氣進入主換熱器，與分離后的低溫產品氣體（如氮氣、氧氣）進行熱交換，逐步降溫至接近液化溫度（約-170°C）。

2. 低溫精餾分離
空氣分離的核心環節是通過精餾塔實現組分分離，主要依賴以下步驟：
液化與膨脹制冷：預冷后的空氣進入膨脹機絕熱膨脹，進一步降溫至臨界液化溫度（-196°C以下），部分空氣液化為液態空氣。
雙塔精餾：
   下塔（高壓塔）：液態空氣在下塔中初步分離，沸點較高的氧氣（-183°C）富集于塔底，沸點較低的氮氣（-196°C）上升至塔頂。
   上塔（低壓塔）：下塔的富氧液空和富氮液空節流降壓后進入上塔，通過多級塔板進一步精餾，最終在塔頂獲得高純氮氣（99.999%），塔底獲得高純氧氣（99.6%以上）。
   氬提取：若需提取氬氣（沸點介于氧、氮之間），需增設氬塔進行二次精餾。

3. 產品提取與儲存
氧氣與氮氣：分離后的氣體經主換熱器復溫至常溫，壓縮后儲存或直接輸送至用戶端。
液態產品：部分產品通過低溫泵液化儲存于杜瓦罐中（如液氧、液氮），用于**、航天等領域。

4. 關鍵技術與設備
膨脹機：提供制冷核心，降低系統溫度。
分子篩吸附器：保障空氣純度，避免低溫凍結。
精餾塔：多層塔板設計，實現氣液兩相高效傳質。

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