低温精馏分离法是当前工业制氧的主流技术,其核心原理基于空气中各组分沸点的差异。氧气沸点为-183℃,氮气沸点为-196℃,通过深度冷冻与精馏实现分离。具体流程如下:
空气压缩与净化:空气经多级压缩机增压至0.5-0.8MPa,提高液化效率;随后通过分子筛吸附塔去除水分、二氧化碳及碳氢化合物,防止低温下结冰堵塞设备。
深度冷却与液化:压缩空气进入换热器,与返流的低温氮气、氧气换热,降温至-170℃左右;部分空气通过透平膨胀机绝热膨胀,温度骤降至-190℃以下,使空气液化。
精馏分离:液态空气进入双级精馏塔,下塔底部富氧液空因沸点较高向下汇聚,经减压后进一步分离;上塔顶部氮气因沸点较低上升,最终在下塔底部获得高纯度液氧(≥99.6%),上塔顶部得到纯氮气。
产品提取:液氧经液氧泵增压和换热器复热后转化为气态氧输出,氮气则通过管道直接输送。
该技术适用于大规模工业化生产,可同时制取高纯度氧气、氮气及氩气等稀有气体,具有能耗低、稳定性强的优势。
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