KDON-20000-30000型空分设备使用维护
KDON—2000040000型空分制氧空冷系统低温结晶对策
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王伟：ＫＤＯＮ一２００００／４００００型０型空分 制氧空冷系统低温结晶对策
王伟
（通化钢铁股份公司氧气厂，吉林省通化市１３４００３）
【摘要】介绍了ＫＤＯＮ一２００００／４００００型空分制氧机组空冷系统低温结晶出现的现象，分析了原因，尝 试用药剂清洗及加温、水洗的方法使问题得以解决，同时提出了抑制结晶的有效途径。
具体操作如下： （１）停冷水泵。关闭进出口阀。 （２）开大Ｖ１１０７阀，增加冷却水流量，保证进分子筛吸附器空气温度小于２０℃。 （３）关闭Ｖ１１７６阀，停止水冷塔补水，利用空分板式返流干燥氮气（１７一１８℃），加温水冷塔４８ｈ。 （４）加温结束，开Ｖ１１７６阀及水冷塔底部排放ＶｌｌＳＯ阀，用水清洗水冷塔填料，直至底部有清水排出。 ’（５）启动冷水泵，水冷系统投入运行。 ３．４效果验证 ２００６年１２月２１日水冷塔加温、水洗结束。检查发现在水冷塔排放口处有大量不溶于水的白色粉末状 物质。水冷塔投运后，各项工艺参数恢复正常。液位恢复自动控制状态。 ４结束语 保证空冷系统正常运行，关键是要防止冷水机组蒸发器及水冷塔内低温结晶。而经过投药处理过的循 环水，因浓缩倍数升高，更易出现低温结晶现象，实践证明通过水冷塔补充部分新水，加大水池的排放量的方 法降低冷水水浓缩倍数；控制水冷塔及冷冻机组出Ｅｌ水温在ＩＯ。Ｃ以上，可以有效抑制循环水中的Ｃａ、Ｍｇ离 子结晶物低温析出。同时在循环水投药处理时，要兼顾设备冷却器的高温结垢和空冷系统的低温结晶问题。
2011.11.17-KDO-600空分设备操作维护说明书解读
KDO-600型空气设备操作维护说明书杭州川空通用设备有限公司2011年11月目录1. 概述1.1 基本原理和过程1.2工艺流程概述2.空分设备的启动2.1 起动应具备的条件2.2 起动准备2.3 冷却阶段2.4 积液和调整阶段2.5装置安全操作措施2.6重要的操作数据3. 装置的管理3.1 正常操作3.2 维护3.3 故障及其排除4. 停车和加温4.1停车和重新起动4.2分馏塔全面加温5. 安全规程5.1 空气及空气组份的一般特性5.2 安全注意事项5.3 安全措施5.4 绝热材料的使用1、概述装置主要技术性能运转周期（两次大加温间隔期）：一年装置加温解冻时间：~30小时装置启动时间：~36小时（从膨胀机启动到氧产品达到纯度指标）1.1 基本原理和过程空气分离的基本原理，是利用液化空气中各组分沸点的不同而将各组份分离开来。
要达到这个目的，空分装置的工作应包括下列过程：（1）空气的过滤和压缩（2）空气中水份和二氧化碳的清除（3）冷量的制取（4）空气被冷却到液化温度（5）液化（6）精馏（7）危险杂质的排除1.1.1 空气的过滤和压缩大气中的空气先经过空气过滤器过滤其灰尘等机械杂质，然后在空气压缩机中被压缩到所需的压力，压缩产生的热量被冷却水带走。
1.1.2 空气中水份和二氧化碳的清除加工空气中的水份和二氧化碳若进入空分设备的低温区后，会形成冰和干冰，就会阻塞换热器的通道和塔板的小孔。
因而配用分子筛吸附器来预先清除空气中的水份和二氧化碳，进入分子筛吸附器的空气温度为8~12℃。
分子筛吸附器轮换使用，一只工作时另一只在再生。
1.1.3 空气被冷却到液化温度空气的冷却是在主换热器中进行的，在其中空气被来自精馏塔的返流气体冷却到液化温度。
与此同时，冷返流气体被复热。
1.1.4 冷量的制取由于绝热损失，换热器的复热不足损失和冷箱中向外直接排放低温液体，分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获得的。
KDON-4000010000型空分装置常见故障及排除
工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications·73·第46卷第12期2020年12月本公司空分装置，采用开封空分工艺包，西安陕鼓动力压缩机以及杭州汽轮机股份有限公司汽轮机，为2×20kt/a 乙二醇工程提供合格的氧气与氮气产品。
空压机组采用汽轮机拖动空压机和增压机一拖二的形式。
KDON-40000/10000型空分设备是利用空气中各组分沸点的不同，经过加压、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，再进行精馏提纯，从而获得所需的产品氧气、氮气。
1 故障现象1.1 空压机EIZ112-4 进口导叶异常关闭故障2019年4月16日20：45分，空压机正常运行过程中，突然声音异常，发生喘振，放空阀和防喘振阀全开，逆止阀关闭，引起增压机联动喘振，防喘振阀全开，空分后续系统连锁停车。
1.1.1 原因分析及处理①操作人员误操作。
查看DCS 操作记录，发生喘振当时没有操作，故排除误操作原因。
②设备执行机构故障。
检查设备执行机构及导叶均正常，排除执行机构原因。
③仪表气源压力低或波动原因。
检查空压机导叶仪表气源压力一直稳定在0.45MPa ，无波动，排除仪表气源原因。
④空压机导叶定位器原因。
经电气、仪表综合会商，综合分析认为是由于空压机导叶定位器内部元件故障引起导叶误动作导致异常关闭，从而引起喘振连锁停车。
原因确定后仪表人员对定位器进行更换，调试正常后投用，无异常。
1.1.2 预防措施本次事故是由于智能定位器的突发故障引起的，对定位器进行返厂检测，厂家也没有给出明确的定论，只能定性为偶然事件。
针对电子仪表元器件，常规的现场检查并不能发现其内在的缺陷，预防此类似的问题只能根据仪表使用位置的重要性制订合理的更换周期定期进行更换，预防因设备老化引起的故障。
1.2 增压机EBZ45-7进口调节阀波动引起增压机喘振2019年12月29号10：15分，由于后系统降负荷，空分岗位相应地做减负荷操作，在此过程中引起增压机进口流量波动，进口调节阀反馈先从48%关至45%然后又开至47%，流量从105 000m 3/h 降至89 000m 3/h ，引起喘振，导致进口膨胀机和高、低压液氧泵连锁跳车。
20000新空分的技术参数
KDON-20000/23715型空分设备
技术参数表
KOD20J.CS
二零零五年七月
目录
一KDON-20000/23715型空分设备技术参数
二KDON-20000/23715型空分设备安全阀整定值三水、电、汽等物料消耗表
一 KDON-20000/23715型空分设备技术参数
1 主要指标
加工空气量104200 Nm3/h
压力0.605MPa(A)
产品高压氧气产量20000 Nm3/h
纯度≥99.6%O2
压力9.7MPa(G)（出界区）
产品高压氮气产量 13715 Nm3/h
纯度≤10PPmO2
压力 7.92 MPa(G)（出界区）产品低压氮气产量10000 Nm3/h
纯度≤10PPmO2
压力 0.418 MPa(G)（出界区）
2 连续运转周期（两次大加温间隔期）二年以上
3 起动时间（从启动透平膨胀机到氧产品达到纯度指标）
～36小时
4 解冻时间～36小时
5 电耗（以空压机轴功率±4%计）：～0.44kWh/Nm3/O2（液体产品是
以3倍的气氧量折算）
注：Nm3/h指在0℃，0.1013MPa状态. 当地大气压为95.02kPa
二 KDON-20000/23715型空分设备安全阀整定值
1 KLT10K空气预冷系统
2 KJT10H分子筛纯化系统
3 FOD20J分馏塔
三水、电、汽等物料消耗表（一）水消耗表
(二) 电消耗表
（三）蒸汽耗量
（四）仪表空气耗量
（五）高压液氧泵密封用空气
（六）润滑油一次充灌量
（七）物料消耗。
空分使用说明书
KDON-42000/44000型空气分离设备使用说明书15087A SM中国开封空分集团有限公司（最终设计资料）2009－6目录第一章概述第二章空气分离原理第三章装置性能第四章流程说明第五章单元部机性能第六章装置试车程序第七章装置启动程序第八章流程参数的调整第九章装置的停车第十章定期操作及维护第十一章安全说明第一章概述1、引言本装置由一套带前置空气纯化器（采用分子筛和活性氧化铝）的空气分离设备构成，流程及其工艺采用了国际上最先进的技术。
2、装置的生产能力本空分装置的生产能力为42000m3/h氧及44000m3/h氮。
主要产品有：气体产品――氧气、氮气液体产品――液氮根据合同规定的现场条件，达到下述数量和质量：表1.1考核工况：本套说明书压力未注明者均指表压，流量未注明者均指标态流量。
3、设备配置本空分装置的主要配套设备如下：A．1台空气过滤器B．1台透平空气压缩机；1台透平空气增压机；1台蒸汽汽轮机C．1台空气冷却塔；1台水冷却塔；2台冷却水泵；2台冷冻水泵；1台氨蒸发器D．2台双层卧式分子筛吸附器；2台蒸汽加热器E．1台氮氧分离用冷箱主要包括：1组低压换热器，1组高压换热器，1组过冷器；2台带增压机的透平膨胀机（一用一备）；2台液氧泵（一用一备）精馏部分包括：1台下塔；1台主冷凝蒸发器；1台上塔；1台粗氩塔F. 1台氮气压缩机；1台汽轮机G. 1台液体贮槽；1台汽化器第二章空气分离原理1、流程总体概述空气是一种均匀的组分混合气体，主要成分有氮、氧、氩，此外还含有微量的氪、氙、氦、氖等稀有气体以及对空分有害的二氧化碳、水蒸汽、碳氢化合物、固体颗粒等杂质。
而把空气中的氮、氧、氩以及氪、氙、氦、氖分离出来主要是采用低温精馏方法来实现的。
上述方法可以通过若干物理过程（见图1）来达到，这些过程及其主要作用如下：1）空气压缩过程（主要设备为空气压缩机），其最基本的作用是使流体获得能沿工艺线路流动的动力头；2）物理吸附法过程（主要设备为分子筛吸附器），脱除掉所有可能在低温下固化的杂质；3）热量交换过程（主要设备为换热器），用以使空气降温和复热产品气体；4） 产冷过程（主要设备为增压透平膨胀机）；为了开车启动期间的逐渐降温：补偿系统的冷损（主要是由于空气与产品气这间的温差、产液体以及装置的跑冷损失造成的）； 5） 主冷中有害杂质的脱除，降低主冷中易与氧发生危险反应的有害杂质（如碳氢化合物）的含量；6） 精馏过程，使空气中的氮、氧分离开来物料平衡及热量平衡关系如下表：表1在气体压缩、液化或分离的过程中所消耗的能量：P 0P e T e ：P 0空气中各种气体的特性如下表2、压缩机参考制造商手册和文件资料，以及制造厂开车间专家在现场递交的文件。
KDONAr-1000020000350型空分设备流程特点及调试总结
4 调试总结
2011 年 6 月进行 KDONAr-10000/20000/350 型空分 设备外围和冷箱内设备吹扫、裸冷测试和流动性试压。7 月 1 日一次性开车成功，生产出合格的氧、氮产品；7 月 20 日生产出合格的氩产品。
2 技术参数
表 1 铜陵富鑫 KDONAr-10000/20000/350 空分设备 的技术参数
产品 工况(设计点（) m3/h） 纯度 出冷箱压力（MPaG）
氧气 氮气 液氮
液氩
液氧
10 000 20 000
300
350
400
≥99.6%O2 ≤10PPmO2 ≤10PPmO2
≤2 PPmO2 ≤3 PPmN2
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精馏。 工艺氩气从精氩塔中部进入作为上升蒸汽参加精
馏 ，与 此 同 时 在 精 氩 塔 蒸 发 器 氮 侧 利 用 下 塔 顶 部 来 的 压 力 氮 气 作 为 热 源 ，促 使 精 氩 塔 底 部 的 液 氩 蒸 发 成 上 升 蒸 汽 ，而 氮 气 被 冷 凝 成 液 氮 节 流 后 送 入 上 塔 参 加 精 馏。来自过冷器并经节流的液氮进入精氩塔冷凝器作 为 冷 源 ，使 精 氩 塔 顶 部 产 生 回 流 液 ，以 保 证 塔 内 的 精 馏，使氩氮分离，从而在精氩塔底部得到 99.999%Ar 的 液氩产品。
收稿日期：2015-4-15 作者简介：李豪（1987-），男，本科，助理工程师，研究方向：空分调试，流程设计。
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第5期
KDONAr-10000/20000/350 型空分设备流程特点及调试总结
KDON3600-3600空分说明书
KDON3600/3600型空分设备使用维护说明书前言本说明书是KDON-3600/3600型空分设备运转及使用方面的说明书，调设备在实际运转时会产生一些差异，可根据实际情况对本说明书进行修正和补充。
有关下列机组请参照实行各自使用说明书a．离心式压缩机b．冷水机组c．透平膨胀机组d．电控系统1．概述1．1工作原理KDON-3600/3600型空分设备的工作原理是根据空气中各组沸点不同，经加压、预冷、纯化并利用大部分由透平膨胀机提供冷量使之液化再进行精馏从而获得所需要的氧、氮产品。
1．2主要技术参数和经济指标1．2．1产品产量和纯度氧3600m3/h 99.6%氮3600 m3/h 99.99%1．2．2加工空气量19500 m3/h（标准状态，下同）1．2．3空压机排压0.55Mpa(表压，下同)1．2．4产品送出压力氧气0.040Mpa氮气0.015Mpa1．2．5启动时间~72h1．2．6运转周期~18个月1．3成套机组1．3．1 H400—6.5/0.97型离心式空气压缩机组1．3．2 4207 UD-20000/5.5—4型预冷系统1．3．3 4307 HXK-20000/5.5型纯化系统1．3．4 14007Y仪按系统1．3．5 14007DK电按系统1．4流程特点a.预冷系统中，水先在水冷却塔内第一次冷却，再经冷水机组冷却至要求温度，节约了能耗。
空冷塔、水冷却塔采用填料塔，换热效果好，阻力、可靠性高。
b.采用分子筛吸附法净化空气，工艺流程简单，启动容易，操作方便，运行安全，切换损失小，精馏工况稳定，产品提取率高。
c.用热虹吸蒸发器构成液氧自循环流路，不仅CO2及C2H2等碳氢化合物的积聚，增加主冷安全性，同时有效地降低膨胀空气进塔的过热度。
d.设置了膨胀机前温度调节流路，以满足启动过程以及正常运转的工况要求。
e.主换热器为我厂独有的大板式，使装置更加紧凑，减少占地面积。
f.分子筛吸附器自动切换，加热再生。
空分操作规程
空分岗位操作规程1、岗位职责通过对工艺过程和各项工艺指标的控制监督，生产出一定数量和质量的氧气、氮气产品，同时保证生产安全。
2、岗位工艺技术规定与操作指标（标准）2.1 KDON-13000/15000型空分设备的工作原理是根据空气中各组分沸点不同,经加压、预冷、纯化，并利用大部分由膨胀机提供的冷量使空气液化,再进行精馏从而获得所需纯度的氧、氮产品。
2.2流程简述本装置采用全低压分子筛净化吸附，空气增压透平膨胀机制冷，上塔采用规整填料塔，氧气外压缩流程。
原料空气在空气过滤器(L17101)中除去了灰尘和机械杂质后，进入离心式空气压缩机(J17101)压缩，压力达到0.48-0.52MPa，空压机由汽轮机(ST17101)驱动。
压缩后的空气进入空气冷却塔(E17101)进行清洗和预冷。
空气从空气冷却塔的下部进入，从顶部出来。
空气冷却塔的给水分为两段，冷却塔的下段使用经用户水处理系统冷却过的循环水，而冷却塔的上段使用经水冷却塔(E17102)冷却后的低温水，使空气冷却塔出口空气温度达到12℃。
空气冷却塔顶部设有丝网除雾器，以除去空气中的夹带水滴。
出空冷塔的空气进入交替使用的分子筛纯化器(E17103A/B)。
在那里原料空气中的水分、CO2、碳氢化合物杂质被分子筛吸附。
净化后的加工空气分二股。
一股相当于膨胀量的空气引入增压风机中增压，然后被冷却水冷却至常温后进入主换热器。
再从主换热器中部抽出进入增压透平膨胀机组(J17105A/B)，膨胀后送入分馏塔(E17104)上塔参与精馏。
另外大部分空气直接进入主换热器后，被返流气体冷却至饱和温度进入下塔。
空气经下塔初步精馏后，在下塔底部获得液空，在下塔顶部获得纯液氮。
下塔抽取的液空、纯液氮，进入液空液氮过冷器过冷后送入上塔相应部位。
经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得氧气，经主换热器复热后出冷箱，经离心式氧气压缩机(J17106)加压后进入氧气管网。
从上塔顶部得到氮气，经过冷器、主换热器复热后出冷箱，送至焦炉气压缩机压缩后供用户使用。
邯郸红日10000空分设备的设计特点和运行简况
邯郸红日10000Nm3／h空分设备的设计特点和运行简况开封黄河空分集团有限公司设计研究院刘中杰开封黄河空分集团有限公司（以下简称黄河空分）提供河北邯郸红日钢铁有限公司（以下简称邯郸红日）的两套KDON-10000/20000/320型空分设备，是黄河空分开发和设计的新一代制氧装置。
两套设备均采用常规分子筛净化、增压透平膨胀机、外压缩流程，工艺成熟，操作简单；低温冷箱部分均为低压设备，运行可靠，维修方便；上塔、粗氩塔、精氩塔采用了高效规整填料，以全精馏无氢制氩的方法制取精液氩；设备具有提取率高、变负荷适应性强、性能稳定、能耗低等优良特性；并采用先进的工业控制系统控制技术，实现了中控、机旁、就地一体化的控制，可以有效监控整套制氧设备的生产过程。
邯郸红日10000Nm3／h制氧设备的工艺流程图见图1所示，主要技术参数见表1所示。
图1：邯郸红日10000Nm3／h制氧设备的工艺流程示意图表1：邯郸红日10000Nm3／h制氧设备技术参数1 设计特点1. 1 采用先进的设计、计算手段黄河空分为了提高工作效率及设计的合理性，采用了大量的辅助设计软件，其中有流程热力计算软件、精馏计算软件、应力分析软件、板翅式换热器性能与结构设计软件、管壳式换热器热力及结构设计软件、压力容器设计校核软件等，并通过总结多年的设计经验及设备实际运行参数的回归，自主开发了筛板精馏塔计算软件，对筛板的实际工作情况模拟更接近，使筛板的单板效率提高，使设备运行更稳定、可靠。
1.2 合理的总体设计邯郸红日10000Nm3／h制氧设备采用规整填料上塔和全精馏制氩，选用天大的填料，性能先进、可靠，确保了制氧设备的优良特性。
该制氧设备冷箱内的阀门选用低温铝制焊接阀门，减少冷箱内因法兰连接造成的泄漏。
冷箱内的塔体及主要管道，采用5083高强度铝合金材料，增加了塔的强度，减少了管道的扭变破坏的可能性。
分馏塔内管道运用三维配管软件设计，采用自补偿方法布置，并经计算机辅助计算、校核管道应力，避免管道因应力变形造成管道的破裂。
20000空分内压缩设备运行总结
KDONAr．20000／20000／780型内压缩流程空分设备试运行总结1 20000m ／h空分设备简介1．1 设计指标20000m0／'h空分设备的设计指标见表1。
表1 20000m ／h空分设备主要设计指标产品名称产量纯度出冷箱出冷箱压力／(m ／h) 温度／MPa氧气20000 99．6％02 常温3．0 (内压缩)液氧1500 99．6％02 饱和常压氮气20000 ≤10×10 02 常温2．5 (外压缩)液氮600 ≤10×10 02 饱和O．4氩气≤2×10一O2，780 4 常温3．0 (内压缩)3× 10 N2液氩根据氩气42×10一O2，饱和常压产量调整43×10～N2注：液态产品已折合成标准状态下的气体产量。
产品指标的特点是：氮产品较少，液体量占氧气产品总量的11％左右，所以采用内压缩流程比·10 ·1．2 工艺流程20000rlta3／h空分设备为常规内压缩流程，氮气外压缩，氧气和氩气内压缩，液体产品直接从精中压氩气馏塔抽取后送人贮槽，采用空气循环单泵内压缩流程。
其流程如图1所示。
图1 20000m。
／h空分设备流程图2 试运行过程总结2．1 空气增压机二段回流阀不能全关在空分设备开车积液完成后，主冷液氧液位保持在2600mm 左右，产品氮气纯度为99．999％，产量为20000m ／h，达标；产品氧气纯度为99．9％，但其产量仅为13000m0／h (氧气产品设计要求为20000m ／h)，没有达标，即使提高液氧泵转速，氧气产量仍然无法达到要求。
DCS控制系统显示主换热器返流气体的温度越来越低。
随后压缩机机房的维护人员察觉空气增压机的二段回流管路上有气体流动的声音，且回流管微振。
检查发现二段回流阀有一定的开度，未全关。
但DCS控制系统已显示全关。
工作人员只能手动关闭该阀门，但无法全部关闭。
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目 录1. 概述-------------------------------------------第 3 页 1.1 主要指标--------------------------------------第 3 页 1.2 基本原理和过程--------------------------------第 4 页1.3 工艺流程概述----------------------------------第 8 页2. 部机-------------------------------------------第10页 2.1 过滤器----------------------------------------第10页 2.2 冷却塔----------------------------------------第10页 2.3 纯化器----------------------------------------第 10页 2.4 热交换器--------------------------------------第10页 2.5 精馏塔----------------------------------------第11页 2.6 透平膨胀机------------------------------------第11页 2.7 汽液分离器------------------------------------第11页 2.8 消声器----------------------------------------第11页 2.9 加热器----------------------------------------第11页 2.10 离心式液体泵---------------------------------第11页 2.11柱塞式液体泵---------------------------------第11页 2.12水泵-----------------------------------------第11页 2.13阀门-----------------------------------------第11页拟 制 审 核打 印校 对 批 准提出单位杭氧股分设计院3. 空分设备的启动-------------------------------第15页 3.1 起动应具备的条件----------------------------第15页 3.2 起动准备------------------------------------第15页 3.3 冷却阶段------------------------------------第15页 3.4积液和调整阶段-------------------------------第33页3.5 装置安全操作措施----------------------------第42页4. 装置的管理----------------------------------第47页 4.1 正常操作------------------------------------第47页 4.2 维护----------------------------------------第48页4.3 故障及其排除--------------------------------第52页5. 停车和加温----------------------------------第53页 5.1 停车和重新起动------------------------------第53页5.2 分馏塔全面加温------------------------------第57页6. 安全规程------------------------------------第62页 6.1 空气及空气组份的一般特性--------------------第62页 6.2 安全注意事项--------------------------------第62页 6.3 安全措施------------------------------------第 64页 6.4 绝热材料的使用------------------------------第64页1.概述1.1主要指标第二工况 第三工况 主 要 指 标 单 位第一工况(设计工况)原料空压机排气量 Nm3/h 147000 147000 147000 出口压力 MPa(A)0.615 0.615 0.615 增压空压机排气量 Nm3/h 86000(一级)83600(一级) 82700(一级)Nm3/h 35500(二级)39500(二级) 38300(二级) 出口压力 MPa(A) 2.16(一级) 2.16(一级) 2.16(一级)5.77(二级) 5.77(二级) 5.77(二级)氧气产量 Nm3/h 27000 29000 28000 压力(出冷箱) MPa(G) 3.0 3.0 3.099.6 99.6 99.6纯 度 %O2液氧产量 Nm3/h 2300 300 130099.6 99.6 99.6纯 度 %O2氮气产量 Nm3/h 28000 28000 28000纯 度 ppmO≤5 ≤5 ≤52压力(出冷箱) KPa(G)～10 ～10 ～10压力氮气产量 Nm3/h 1000 1000 1000≤5 ≤5 ≤5 纯 度 ppmO2压力(出冷箱) MPa(G)～0.45 ～0.45 ～0.45 液氮产量 Nm3/h 800 1800 1800纯 度 ppmO≤5 ≤5 ≤52气氩产量 Nm3/h 580 / 1100纯 度 %Ar 99.999 / 99.999PPmO≤2 / ≤22≤3 / ≤3PPmN2压力(出冷箱) MPa(G) 3.0 / 3.0 液氩产量 Nm3/h 600 1100 /纯 度 %Ar 99.999 99.999 /≤2 ≤2 /PPmO2PPmN≤3 ≤3 /2压力(出冷箱) MPa(G)～0.1 ～0.1 / 仪表空气 Nm3/h 400 400 4001.2 基本原理和过程空气分离的基本原理，是利用液化空气中各组份沸点的不同而将各组份分离开来。
要达到这个目的，空分装置的工作包括下列过程:(1) 空气的过滤和压缩(2) 空气中水份和二氧化碳的清除(3) 空气被冷却到液化温度(4) 冷量的制取(5) 液化(6) 精馏(7) 危险杂质的排除1.2.1 空气的过滤和压缩:大气中的空气先经过空气过滤器过滤灰尘等机械杂质，然后在空气透平压缩机中被压缩到所需的压力， 压缩产生的热量被冷却水带走。
1.2.2 空气中水份和二氧化碳的清除:加工空气中的水份和二氧化碳若进入空分设备的低温区后，会形成冰和干冰，就会阻塞换热器的通道和塔板上的小孔。
因而配用分子筛吸附器来预先清除空气中的水份和二氧化碳，进入分子筛吸附器的空气温度约为～17℃。
分子筛吸附器成对切换使用，一只工作时另一只再生。
1.2.3 空气被冷却到液化温度:空气的冷却是在主换热器中进行的，在其中空气被来自精馏塔的返流气体冷却到接近液化温度。
与此同时，冷的返流气体被复热。
1.2.4 冷量的制取:由于绝热损失、换热器的复热不足损失和冷箱中向外直接排放低温流体，分馏塔所需的冷量是由空气在膨胀机中等熵膨胀和等温节流效应而获得的。
1.2.5 液化在起动阶段，加工空气在主换热器和过冷器中与返流冷气流换热而被部分液化，在正常运行中，氮气和液氧的热交换是在冷凝蒸发器中进行的，由于两种流体压力的不同，氮气被液化而液氧被蒸发，氮气和液氧分别由下塔和上塔供给，这是保证上、下塔精馏过程的进行所必需具备的条件。
(注:起动时，大部分气体也是在主冷中被冷却至液化温度而被液化的)。
1.2.6 精馏空气中主要组份的物理特性如下表1.1和表1.2表 1.1名 称 化学符号体积百分比 重量百分比 氮 N 2 78.09 75.5 氧 Ｏ2 20.95 23.1 氩 Ar 0.932 1.29 二氧化碳 CＯ2 0.03 0.05 氦 He 0.00052 0.00006 氖 Ne 0.0018 0.0011 氪 Kr 0.000114 0.00032 氙Xe0.00000860.00004表1.2 比 重 临 界 点 名称化学符号气化温度℃ 熔化温度℃Kg/m 3 Kg/l ℃ 10-1Mpa (G) 氮 N 2 -195.8 -209.86 1.25 0.81 -147 34.5 氧 O 2 -183 -218.4 1.43 1.14 -119 51.3 氩 Ar -185.7 -189.2 1.782 1.4 -122 49.59 氦 He -268.9 -272.55 0.18 0.125-267.7 2.335 氖 Ne -246.1 -248.6 0.748 1.204-228.7 28.13 氪 Kr -153.2 -157.2 1.735 2.155-63.7 56 氙Xe-108.0-111.81.6643.52+16.660.1空气中99.04%是氧气和氮气，0.932%是氩气,它们基本不变。
氢、二氧化碳和碳氢化合物视地区和环境在一定范围内变化。
空气中的水蒸汽含量随着饱和温度和地理环境条件影响而变化较大。
水蒸汽和二氧化碳具有和空气大不相同的性质，在大气压力下,水蒸汽达到0℃和二氧化碳达到-79℃时,就分别变成冰和干冰, 就会阻塞板式换热器的通道和筛板上的小孔。
因此这些组份必须在空气进冷箱前除去。
空气中的危险杂质是碳氢化合物，特别是乙炔。
在精馏过程中如乙炔在液空和液氧中浓缩到一定程度就有发生爆炸的可能，因此乙炔在液氧中含量规定不得超过0.1PPm，这必须予以充分的注意。
稀有气体中的不凝性气体如氖氦气，由于其冷凝温度很低，总以气态集聚在冷凝蒸发器中，侵占了换热面积而影响换热效果，因此也要经常排放。
分离过程可获得相当产量的高纯度产品。
空气的精馏是在氧—氮混合物的气相与液相接触之间的热质交换过程中进行的，气体自下而上流动，而液体自上而下流动, 该过程由筛板(填料)来完成。
由于在氧—氮混合物中，氮比氧易蒸发，氧比氮易冷凝，气体逐(段)板通过时，氮浓度不断增加，只要有足够多的塔板(填料)，在塔顶即可获得高纯的氮气，反之液体逐板(段)通过时,氧浓度不断增加，在下塔底部可获得富氧液空，在上塔底部可获得高纯度氧气。
上升气体和下流液体在塔板（填料）上的热质交换过程可从图 1.1中理解:液体沿塔板（填料）逐渐向下流，蒸汽自下而上沿塔板（填料）上升，互不平衡的蒸汽和液体接触，液体处于点2状态，蒸汽处于点1状态，二者温差δt。