四：工作原理：空分设备的工作原理是用深冷法根据原料空气中各组分沸点不同，经加压、预冷、纯化，并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化再进行精馏从而获得所需的氧、氮等各种产品。

五：空分设备的划分

 空分设备的品种是较多的，根据用途和社会的需求而定。

 按产品品种分类：有单一气体设备（如高纯氮设备），有多种气体设备（如同时生产氧气、氮气的双方高设备，或同时生产氧气、氮气、氩气的设备），有气体和液体同时生产的多产品设备（如一种工况或几工况都能生产的设备，现在有很多用户就是这种要求），有液体设备（不生产气体产品、专门生产液体产品）。

按流程所需要的压力分类：有高压设备（7～20Mpa），中压设备（1.2～5Mpa），低压设备（0.5～0.8Mpa），超低压设备（0.3Mpa以下）。这种分类是以空气加压后送入装置内部初期的压力而定的。现在设计制造的大多数设备都是低压设备，通常我们也称为全低压空分设备。

为了制冷的需要，在膨胀机前采用增压的方法，这种流程的设备称为增压膨胀流程的全低压空分设备。

为了取消氧压机，增强装置安全，在分馏塔系统内部进行液体加压，这种利用液氧泵加压的流程方式，称为内压缩流程的空分设备。

  按空分设备所生产的产品量的大小分类：有大型空分设备（≥10000m3/h），中型空分设备（≥1000～＜10000m3/h），小型空分设备（＜1000m3/h）。目前对于生产的1000m3/h以上的空分设备属于大中型空分设备的范畴，有时就叫大中型空分设备。另外，现在国外部分厂商订货是以每天生产产品气的重量为基准的。如氧气量100吨/天，折合约为2916m3/h。（1吨氧气＝699.8立方米氧气）我们在合同制定、设计、制造时一定要分清楚。

一般人们不太重视以产品纯度划分空分设备，但是用户、行业及国家标准部门往往有严格的区分。中等纯度氧就是氧气纯度95～98％O2，主要用于有色金属的冶炼。工业氧分为二级：98％O2和一级工业氧。高纯氧气纯度≥99.995％O2，主要用于科研及标准样气。低纯度氧也称为富氧，一般不属于空分设备的产品气，原因是投资及运行成本较高，不过也有采用工业氧再补加空气混合用的。另外医用氧：纯度为99.5％O2，但是按国家标准《GBB8982》对医用氧中的其它微量成分要求较为严格。工业用氮气：纯度一般为≥99.9～＜99.999％N2）；高纯度氮气：纯度一般为≥99.999％N2；

 实际上，空分设备各种分类的界线并非特别明确，是复杂的组合型，这里只能按现在人们的共识而划分。

六：空分流程的发展过程：

我国大中型空分流程技术发展的历程，是一个与时惧进承前启后的的发展过程，是一个理论与实践同时并举的超越过程，从空分流程优胜劣汰的不断变革更新换代说明了这一切。

从五十年代末期开始到现在，我国大中型空分流程已经历了铝带蓄冷器冻结高低压空分流程（杭氧）、石头蓄冷器冻结全低压空分流程（开空）、切换式换热器冻结全低压空分流程、切换式换热器冻结全低压空分加氢除氧的制氩空分流程、常温分子筛净化全低压空分流程、常温分子筛吸附增压膨胀空分流程、常温分子筛吸附填料型上塔全精馏制氩流程、分子筛吸附增压膨胀内压缩空分流程。实际上每一种空分流程应用时又引伸变型多种空分的流程形式。通过流程的更新换代可以看出，我国空分设备总体水平能够紧跟世界先进水平，无论是流程设计、单元优化技术和产品装置规模等可以与世界同步。服务于广大用户需求，自立于世界空分之林。每次大中型空分流程的变革，都是空分技术不断发展和科研成果相继被采用的必然结果；每次大中型空分流程的更新，都以其独具的技术闪光点将空分设备的技术水准推上了一个又一个新的平台模式。

空分发展的几个不同时期不同类型的典型流程如下：

图A：石头蓄冷器冻结全低压空分流程；

图B：切换式换热器冻结全低压制氩空分流程；

图C：常温分子筛吸附填料型上塔全精馏制氩流程；

七：空分流程的系统组织：

能够将机组、设备、阀门、管道、仪器等组合，并满足空分设备运行工作的流动程序，就是真实的空分流程。不同的流程组织由各自不同的分支系统所组成。

流程的组织方式是以产品的要求和优化设计为前提确定的，然后分成各个系统。并解决下面几个问题：如何清除空气中的杂质；如何制取较多的冷量；如何将空气冷却到液化温度；如何将空气分离成氧氮产品；如何保证运行过程中的正常操作控制；如何保证空分设备的长期运行安全；如何输送达到纯度要求的产品。现在就以我们常见的全低压分子筛吸附（或称净化）流程为例，介绍各个系统的主要作用。

7.1.杂质的过虑

空气中的灰尘及其它固体杂质带进高速运转的空气压缩机，将会引起工作轮及导流器的磨损加剧；带到冷却器中会造成表面污染，导致换热效率下降，阻力增加。因此，清除大气中的灰尘和机械杂质就必须设置空气过滤器。

一般设备配置采用自洁式空气过滤器。九十年代采用袋式过滤器，八十年代及其之前采用卷饶式过滤器。

7.2.空气的加压

空分装置要想实现空气的液化及分离，就需要将空气压缩升压，达到后续过程所需的压力，保证沿途阻力的消耗及设备的连续运行工况。采用的方法是通过一台高效离心式压缩机组提高空气压力来实现。并借助中间冷却器进行多次加压多次冷却，空气离开压缩机后还可以在予冷系统冷却。因此设置了空气压缩系统。

空气压缩机组有透平离心式也有活塞式；一般大气量的用离心式，小气量的用活塞式；离心式中也有单轴式和双轴式的区分。无论那一种机型，必须是完善的机组和满足工况的需求。

7.3.空气的冷却

从空压机送出的空气，一般在100℃左右，若有末端冷却器，冷却后也有50℃左右，而分子筛吸附要求的温度在8～10℃，为了满足分子筛的吸附要求和吸附效果，必须将空压机出口的气体进行冷却，因此设置了预冷系统。

在预冷系统中配置有空气冷却塔、水冷却塔、常温及冷却水泵、冷水机组、过滤器及溢水器等。他们的组合，使水充分发挥了传媒作用，使空气得到了充分的冷却，使多余的污氮和氮气得到了充分发挥余冷的机会。

7.4.空气的净化

  加工空气中的水分和二氧化碳如果进入空分设备的低温区后，会形成冰和干冰，就会堵塞换热器的通道和塔板上的小孔。最理想的方法是在常温状态时将水分及二氧化碳净除。因而采用分子筛的吸附方式预先清除空气中的水分和二氧化碳。为保证长期运转时乙炔及其碳氢化合物不在主冷（冷凝蒸发器）的液氧中大量存在，也需要通过分子筛将其在常温下净除。因此这种一篮子工程的解决方法是非常理想的。

分子筛分别装在成对切换使用的分子筛吸附器中，一台工作时另一台在再生。依分子筛的特性要求，高压、低温下易于吸附，而低压、高温易于解析再生，为此设立了分子筛吸附纯化系统。

在纯化系统中配置有两台分子筛吸附器、电加热器、消音器及切换阀组等。这么重要的任务一般采用了自动化控制，不仅便于操作、方便维修，而且更易于实现智能化控制。

7.5.空气的液化及分离

我们在用户现场见到的冷箱，是空气设备的象征。实际上它的内部有耐低温的设备、机组、阀门及管道，并组成了一个系统，它就是空分设备的主体系统即分馏塔系统。。

利用换热设备实现冷流体与热流体的换热，使空气冷却到液化温度；利用膨胀机制取冷量，来满足冷箱跑冷、复热不足、降温液化、冷量转移、液体输出及工况变化等所需求的主要冷量；利用精馏设备及冷凝器、蒸发器等换热设备，在精馏设备内形成热质交换。即通过气态及液态的接触，是冷热交换，同时使组份变化，最后达到分离出各种产品的目的。全精馏制氩设备可同时生产出氧、氮、氩三种气态或液态产品。

7.6.产品的输送

既然说全低压空分设备，那么制取出来的产品压力也不高。只有采用加压的方法向外输送。根据用户使用要求及装置的不同，可分为压氧系统、压氮系统、液体贮存汽化系统等，分别输送不同压力和流量的产品。

7.7.操作控制的智能化

为了保证空分设备的正常运行及长期安全运行，并且能够获得合乎规定的纯度和最大产量的氧气及氮气产品，生产过程的控制显得非常重要，及时的控制和自动的调整，预防偏离稳定生产的倾向，防止设备运转中的故障，避免事故发生。为此在系统设备上装配了控制运转功能的各种仪表电器元件等，用于实现装置的智能化操作控制。

八：空分流程的发展趋势：

8.1．大型化趋势

随着国内工业化进程的加快，工业生产企业的规模越来越大，其用于生产气体的空分设备必须紧跟，配套的容量越来越大。而空分设备的规模越来越大，能耗越来越低，劳动强度越来越小，操作人员越来越少，智能化程度越来越高，同时也推动并加快了空分技术的开发提高和空分设备行业的快速发展。

8.2．内压缩趋势

内压缩流程的趋势是随着空分设备的大型化而快速发展。是继承和发展了多年来不断改进完善的外压缩流程而再改进的。

充分体现了可靠性、先进性、智能性方面的理念。

首先是主冷安全，通过液氧泵将特大量的液氧从主冷下部连续抽出可以防止碳氢化合物在主冷的积聚；其次是机组厂房安全，液氧在冷箱内压缩，取代了厂房内的氧压机压缩，减少了不安全因素；第三是简化操作优化机组，可以实现空压机与增压机的整合，用一台主电机驱动，减少操作机柜和无功功率的消耗。第四是维护方便，无论是机组的整合及用液体泵替代氧压机（氮压机），都能极大的减少维护的工作量。第五是便于自动化控制和智能化管理的实施，由于空分技术属于工业体系的前沿技术，所以对新的科技成果能够在空分流程中得到充分的发挥和体现。

内压缩流程的两种简图如下，以示了解。

图D：分子筛吸附增压膨胀内压缩空分流程-膨胀空气进下塔；

图E：分子筛吸附增压膨胀内压缩空分流程-膨胀空气进上塔；

（写在最后：本文中所有内容未经本人同意不得转摘）