深冷空氣分離法在制氧系統中的應用探析

李立衛

(福建大東海實業集團有限公司制氧廠，福建 福州 350217)

在社會經濟發展速度逐漸增快的背景下，氧氣的作用越發關鍵，需求量也得到了提升。尤其在現代工業以及醫藥行業中，氧氣運用范圍實現了進一步的拓寬。所以，探究高效、節能、安全的制氧技術，屬于氧氣制造業需要重點關注的課題。

1 深冷空氣分離法

1.1 原理

空氣的構成包括氮氣、氧氣、二氧化碳、稀有氣體以及水蒸氣等[1]，其中，氧氣與氮氣所占比例最高。分離空氣中的其它組分，能夠獲取到純凈的氧氣，較為常用的方式有三種，即深度冷凍法、膜分離法、吸附法。其中，深度冷凍法簡稱為深冷法，原理是先將凈化空氣壓縮，并運用熱交換的方法，讓空氣轉換成液態，再結合氣體沸點存在的差異，進行精餾，最終得到純凈的氧氣、氮氣、稀有氣體等。

通過深冷法制取氧氣步驟為：首先，對凈化之后的空氣實施制冷、液化；其次，通過雙精餾塔對液態空氣予以精餾，進而得到液態氧與液態氮。

1.2 制氧能耗

制氧能耗一般以生產1 m3氧氣所需要的電能予以衡量。流程壓力是深冷空氣分離法制氧能耗的重點，諸如高壓流程，在壓力范圍為6～10 MPa 時，能耗則在1.5～1.7 kWh/m3內。全低壓流程的壓力范圍在0.45～0.7 MPa時，能耗為0.45～0.7 kWh/m3。所以，運用低壓流程，能夠減少深冷空氣分離法制冷過程中的能耗。因此，大型和特大型空氣裝置大多選用全低壓流程。

2 深冷空氣分離制氧的特點

氧氣和氮氣的沸點分別為-183 ℃、-196 ℃，通過深冷法制氧，需要讓空氣液化，再利用氧、氮沸點不同，將其分離[2]。……