空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮
气及氩气等惰性气体的设备。
目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言，主要有四种，即
高压、中压、高低压和全低压流程。我国空分设备的生产规模已经从早期只能生产
20m3/h（氧）的制氧机，发展到现在具有生产 20000
m3/h、30000 m3/h 和 50000 m3/h（氧）的特大型空分设备的能力。
空分设备从工艺流程来说可以分为 5 个基本系统：
1 杂质的净化系统：主要是通过空气过滤器和分子筛吸收器等装置，净化空气中混有的机械杂质、水分、二氧化碳、乙炔等。
2 空气冷却和液化系统：主要由空气压缩机、热交换器、膨胀机和空气节流阀等组成，起到使空气深度冷冻的作用。
3 空气精馏系统：主要部件为精馏塔（上塔、下塔）、冷凝蒸发器、过冷器、液空和液氮节流阀。起到将空气中各种组分分离的作用
4 加温吹除系统：用加温吹除的方法使净化系统再生。
5 仪表控制系统：通过各种仪表对整个工艺进行控制。
深冷空分制氮以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的
沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气。
1. 深冷制氮的典型工艺流程
整个流程由空气压缩及净化、空气分离、液氮汽化组成。
1.1
空气压缩及净化
空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥
净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。
1.2
空气分离
净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液
空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气，冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产
品出空分塔。
由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约
130K 进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生
和吹冷用，然后经消音器排入大气。
1.3
液氮汽化
由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存，当空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道。
≧
深冷制氮可制取纯度
99.999%
的氮气。
2. 主要设备简介
2.1 空气过滤器
为减少空气压缩机内部机械运动表面的磨损， 保证空气质量， 空气在进入空气压缩机之前，必须先经过空气过滤器以清除其中所含
的灰尘和其他杂质。目前空气压缩机进气多采用粗效过滤器或中效过滤器。
2.2 空气压缩机
按工作原理，空气压缩机可分为容积式和速度式两大类。目前空气压缩机多采用往复活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机和螺杆式
空气压缩机。
2.3 空气冷却器
是用来降低进入空气干燥净化器和空分塔前压缩空气的温度，避免进塔温度大幅度波动
,并可析出压缩空气中的大部分水分。通常采用
氮水冷却器（由水冷却塔和空气冷却塔组成：水冷塔是用空分塔内出来的废气冷却循环水，空冷塔是用水冷塔出来的循环水冷却空气）、
氟里昂空冷器。
2.4 空气干燥净化器
压缩空气经空气冷却器后仍含有一定的水分、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物。被冷冻的水分和二氧化碳沉积在空分塔内会堵塞通道、
管道和阀门，乙炔积聚在液氧内有爆炸的危险，灰尘会磨损运转机械。为了保证空分装置的长期安全运行，必须设置专门的净化设备，清
除这些杂质。空气净化的最常用方法是吸附法和冻结法。目前国内在中小型制氮装置中广泛采用分子筛吸附法。