空气的精馏

空气的液化　　

　　空气经外部冷源冷却，或经空气液化循环冷却和液化，由于空气精馏的特殊性，空气液化循环要适应精馏的要求：
　　①要求经压缩的空气经冷却后能全部送入精馏设备，以获得最多的分离产品量；
　　②经节流阀节流后的空气压力和经膨胀机膨胀后的压力要适合于精馏的压力（根据精馏的需要而确定）；
　　③液化循环的液化系数及制冷量要根据精馏的要求而确定；
　　④液化循环要满足分离设备启动阶段和正常运转的要求。

空气的二元精馏

　　空气是多组分气体混合物，但氧和氮的摩尔分数超过99%，为使精馏分离简化，常把空气当作二元混合物，这时的精馏称为二元精馏。空气中氧的摩尔分数为20.9%，其余气体合并于氮中，故氮的摩尔分数为79.1%，二元精馏是多元精馏的基础。二元精馏经过一定假设后使精馏中复杂问题得到化简。由于只有二个组分所以空气经分离后，在精馏设备顶部分离得低沸点组分的氮，而底部获得高沸点组分氧。

空气的三元及多元精馏　

　　空气中氩的容积百分数为0.93%，氩的沸点又介于氧、氮之间（压力为101.3kPa时， ， ， ）对精馏过程的影响较大，特别在制取高纯度氧、氮产品时，必须考虑氩的影响。一般在较精确的计算中，将空气看作氧－氩－氮三元混合物，其摩尔分数为氧20.95%，氩0.93%，氮78.12%。

　　三元精馏比二元精馏复杂得多，首先按三元系计算时，必须了解氧－氩－氮三元混合物的气液平衡关系。根据相律可知，由三种互相溶解的组分所组成的溶液，在两相状态时具有三个自由度，所以确定三元系的气液平衡状态时必须给定三个独立参数。在二元系中，当温度压力已知时，气液平衡摩尔分数即能确定；而在三元系统中，除给定温度、压力外，需再给出一个组分的摩尔分数（气相或液相）平衡状态才能确定。

　　其次分离的次序多，因每次分离只能得到一个纯组分，故有先分离氮还是先分离氧二种方案选择。当空气当作多元组分时，分离更复杂，平衡关系更难确定。分离空气的步骤是：
　　①先分出三相点高的组分，如水份、二氧化碳；
　　②分离出有害的组分，如碳氢化合物；
　　③分离出沸点很低的组分，如氖、氦、氢；
　　④分离很困难组分氪、氙放在最后分离。

　　所以在精馏设备中空气有五个组分氮、氩、氧、氪、氖，由于氪、氙沸点高（比氧的沸点高），以及含量极少，只有百分之一，而氩和氧的沸点相差不大（与氮和氩的沸点差别相比较），所以分离次序应先分离氮、再分离氩，随后进行氧与氪、氙分离，最后是氪与氙分离。