2.5   空分塔

空分塔内主要包括有主换热器、液化器、精馏塔、冷凝蒸发器等。主换热器、冷凝蒸发器和液化器为板翘式换热器是一种全铝金属结构新

型组合式间壁式换热器，平均温差很小，换热效率高达

98-99%。精馏塔为空气分离的设备，塔设备的类型按内件划分，设置筛孔板的称

筛板塔，设置泡罩板的称泡罩塔，堆放填料的称填料塔。筛孔板结构简单、便于制造、塔板效率高，因此在空分精馏塔中被广泛使用。填料

塔主要用于直径小于

0.8m，高度不大于 7m

 

的精馏塔。泡罩塔由于结构复杂、制造困难现已很少使用。

2.6  透平膨胀机

是制氮装置用来产生冷量的旋转式叶片机械，是一种用于低温条件下的气体透平。透平膨胀机按气体在叶轮中的流向分为轴流式、向

心径流式和向心径轴流式；按气体在叶轮中是否继续膨胀又分为反击式和冲击式，继续膨胀为反击式，不继续膨胀为冲击式。空分设备中

 

广泛采用单级向心径轴流反击式透平膨胀机。

深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用高，设备一次性投资多，运行成本高，产气慢，安装要求高周期长。深冷空分制氮装

置宜于大规模工业制氮，在中、小规模制氮就显得不经济。在

3500Nm3/h 以下的设备，相同规格的 PSA 装置的投资规模要比深冷空分装

置低

20％～50％。

空气分离制氧的主要工艺及其比较

 
     氧气在工业生产和日常生活中有广泛的用途，空气中含有 21%（体积浓度）的氧气，是最廉价的制氧原料，因此氧气一般都通

过空气分离制取。

  

空气分离制氧主要工艺

 

1.深冷分离工艺:  传统制氧技术，氧气纯度高、产品种类多，适用于大规模制氧。 
2.变压吸附工艺(PSA):  新兴技术，投资小、能耗低，适用于氧气纯度不太高、中小规模应用场合。 
3.膜分离工艺:  尚不成熟，基本未得到工业应用。 

深冷空分制氧工艺

‖膜分离工艺‖变压吸附制氧工艺的比较 

项目

深冷空分法

膜分离空分法

变压吸附空分法

分离原

理

将空气液化，根据氧和氮沸点不同
达到分离。

根据不同气体分子在膜中的溶解扩散性能
的差异来完成分离。

加压吸附，降压解吸，利用氧氮吸附
能力不同达到分离。

装置特

点

工艺流程复杂，设备较多，投资大。

工艺流程简单，设备少，自控阀门少，投
资较大。

工艺流程简单，设备少，自控门较多，
投资省。

工艺特

点

-160～-190℃低温下操作

常温操作

常温操作

操作特

点

启动时间长，一般在

15～40 小时，

必须连续运转，不能间断运行，短
暂停机，恢复工况时间长。

≤

启动时间短，一般在一般

20min，可连

续运行，也可间断运行。

≤

启动时间短，一般

30min，可连续

运行，也可间断运行。

维护特

点

设备结构复杂，加工精度高，维修
保养技术难度大，维护保养费用高。

设备结构简单，维护保养技术难度低，维
护保养费用较高。

设备结构简单，维护保养技术难度低，
维护保养费用低。

土建及
安装特

点

占地面积大，厂房和基础要求高，
工程造价高。
安装周期长，技术难度大，安装费
用高。

占地面积小，厂房无特殊要求，造价低。
安装周期短，安装费用低。

占地面积小，厂房无特殊要求，造价

 

低。 安装周期短，安装费用低。

产气成

本

0.5～1.0KW.H/Nm

3

以

RICH 膜分离制氮设备单位产气量能耗

为例：单位产

98%纯度氮气的电耗为

0.29KW.H/Nm

3

。

以

RICH 常温变压吸附制氮设备单位产

气量能耗为例：单位产

98%纯度氮气

的电耗为

0.25KW.H/Nm

3

。

安全性 在超低温、高压环境运行可造成碳

氢化合物局部聚集，存在爆炸的可
能性。

常温较高压力下操作，不会造成碳氢化合
物的局部聚集。

常温常压下操作，不会造成碳氢化合
物的局部聚集。

可调性 气体产品产量、纯度不可调，灵活

性差

气体产品产量、纯度可调，灵活性较好。 气体产品产量、纯度可调，灵活性好。