精馏是利用混合液中各组分的沸点(或挥发性)差异,经过连续多次部分气化、多次部分冷凝,使轻、重组分相互较完全分离的单元操作。在空分设备中,精馏特指利用空气各组分的沸点不同,通过多次部分蒸发和部分冷凝,实现气体分离的过程。
混合气体(在空分设备中主要是液态空气)经过加热后,不同成分的气体会在塔内升华至不同高度。沸点较低的组分(如氮气)会首先蒸发,而沸点较高的组分(如氧气)则蒸发较慢。在塔内上升的过程中,蒸汽会与温度较低的液体或冷凝器接触,部分蒸汽会放出热量并冷凝成液体。难挥发组分将较多地冷凝,而易挥发组分则继续以蒸汽形式上升。通过多次的部分蒸发和部分冷凝过程,轻组分和重组分在塔内逐渐分离。每一块塔板上都会发生气相和液相的双向传质,使得分离效果逐渐增强。最终,不同组分的气体会在塔的不同位置被收集,并通过冷凝器和除液器等设备进行处理,以确保产品的纯度和质量。
空分设备广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。可以从空气中提取出高纯度的氧气、氮气等气体,为这些行业提供必要的原料和辅助材料。