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  空氣分離簡單說就是利用物理或者化學方法將將空氣混合物各組進行分開，獲得高純氧氣和高純氮氣以及一些稀有氣體的過程。   

  深冷法（也稱低溫法）先將混合物空氣通過壓縮、膨脹和降溫，直至空氣液化，然后利用氧、氮汽化溫度（沸點）的不同（在標準大氣壓下，氧的沸點為﹣１８３℃；氮的沸點為﹣１９６ ℃，沸點低的氮相對于氧要容易汽化這個特性，在精餾塔內讓溫度較高的蒸氣與溫度較低的液體不斷相互接觸，低沸點組分氮較多的蒸發(fā)，高沸點組分氧較多的冷凝的原理，使上升蒸氣氮含量不斷提高，下流液體中的氧含量不斷增大，從而實現(xiàn)氧、氮的分離。

  要將空氣液化，需將空氣冷卻到﹣１７３ ℃以下的溫度，這種制冷叫深度冷凍（深冷）；而利用沸點差將液態(tài)空氣分離為氧氣、氮氣、氬氣、氖氣、氙氣的過程稱之為精餾過程。深冷與精餾的組合是目前工業(yè)上應用最廣泛的空氣分離方法；  

  氧氣、氮氣、氬氣、氖氣、氙氣和其他物質一樣，具有氣、液和固三態(tài)。在常溫常壓下它們呈氣態(tài)。在標準大氣壓下，氧氣被冷凝至－183℃，氮氣被冷凝至－196℃，氬氣被冷凝至－186℃即會變?yōu)橐簯B(tài)，氧氣和氮氣的沸點相差13 ℃，氬氣和氮氣的沸點相差10 ℃，空氣的分離就是充分利用其沸點的不同來將其進行分離。

  空氣中除氧氣、氮氣和氬氣外，還有氖氣、氦氣、氪氣、氖氣、氙氣等稀有氣體，這些稀有氣體廣泛應用在國防、科研及工業(yè)上，稀有氣體的提取也直接關系到空分裝置氧氣的提取率和生產(chǎn)運行能耗。

  壓縮空氣除去水分和二氧化碳等雜質后，經(jīng)熱交換系統(tǒng)和增壓膨脹機制冷后進入下塔，在塔板上氣體與液體接觸，由于氣、液之間溫度差的存在,在進行傳熱和傳質交換時,低沸點組分氮吸收熱量開始蒸發(fā),氮組分首先蒸發(fā)出來,溫度較高的氣體冷凝,放出冷凝熱,氣體冷凝時,首先冷凝氧組分.這過程一直進行到氣相和液相的溫度相等為止,也即氣、液處于平衡狀態(tài)。

  這時,液相由于蒸發(fā),使氮組分減少,同時由于氣相冷凝的氧也進入液相,因此液相的氧濃度增加了,同樣氣相由于冷凝,使氧組分減少,同時由于液相的氮進入氣相,因此氣相的氮濃度增加了。多次的重復上述過程,氣相的氮濃度就不斷增加,液相的氧濃度也能不斷的增加.這樣經(jīng)過多次的蒸發(fā)與冷凝就能完成整個精餾過程,從而將空氣中的氧和氮分離開來。

  空氣在下塔被初步精餾為氣氮、污液氮和富氧液空，以節(jié)流閥減壓降溫后送至上塔作為上塔的回流液，進一步實現(xiàn)精餾，最終在上塔頂部得到純氮氣，下部得到合格的液氧產(chǎn)品。  

  主冷凝蒸發(fā)器是連接上下塔實現(xiàn)精餾過程的紐帶，起到承上啟下的重要作用。根據(jù)壓力對應液化溫度成正比的特性，在主冷凝蒸發(fā)器中通過液氧將壓力氮氣冷凝為液氮，為上下塔提供回流液建立精餾工況，同時主冷氧側的液氧被蒸發(fā)成氣氧，進入上塔作為上升蒸氣，主冷凝蒸發(fā)器換熱工況的平衡直接關系到精餾工況的穩(wěn)定。

  空氣中的灰塵等固體微粒稱為機械雜質。這些固體微粒如不清除，會使高速旋轉的空氣透平壓縮機和膨脹機的葉輪、導流器磨損加劇，如帶到換熱器中會污染換熱器表面，導致傳熱系數(shù)下降阻力增大。這些會影響空氣設備的正常運行。

  空氣中固體雜質的含量一般為0.005～0.01克/立方米空氣。在冶金企業(yè)周圍，可高達0.05克/立方米空氣，灰塵粒度在0.15毫米以下，一般在空壓機吸風口設置空氣過濾器來清除空氣中的固體雜質。

  如前所述，深冷法分離空氣，首先要使空氣冷卻和液化?？諝獾囊夯^程使一種能量的轉換的過程?？諝庵灰凶銐虻膲毫Γ拍芡ㄟ^膨脹機的節(jié)流效應產(chǎn)生足夠的冷量，使它降到所需的溫度，并從氣態(tài)變成液態(tài)。

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