空氣分離三種技術(shù)方法:吸附法、膜分離法及低溫法。

吸附法:利用分子篩對不同分子的選擇吸附性能來達(dá)到最終分離目的，該技術(shù)流程簡單，操作方便，運(yùn)行成本低，但獲得高純度產(chǎn)品較為困難，而且裝置容量有限，所以該技術(shù)有其局限的應(yīng)用范圍。

膜分離法:利用膜滲透技術(shù)，利用氧、氮通過膜的速率的不同，實(shí)現(xiàn)兩種組分的粗分離。這種方法裝置更為簡單，操作方便，投資小但產(chǎn)品只能達(dá)到28% --35%的富氧空氣，且規(guī)模只宜中小型化，只適用于富氧燃燒及醫(yī)療保健領(lǐng)域應(yīng)用。

低溫法:利用空氣中各組分沸點(diǎn)的不同，通過一系列的工藝過程，將空氣液化，并通過精餾來達(dá)到不同組分分離的方法。這種方法較前兩種方法可實(shí)現(xiàn)空氣組分的全分離、產(chǎn)品精純化、裝置大型化、狀態(tài)雙元化(液態(tài)及氣態(tài))，故在生產(chǎn)裝置工業(yè)化方面占據(jù)主導(dǎo)地位。和傳統(tǒng)的分離相比，這些氣體的分離需在100K以下的低溫環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn)，所以稱之為低溫法(或深冷法)。

目前工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的就是低溫空氣分離技術(shù)。

空氣壓縮、空氣凈化、換熱、制冷與精餾是空分的五個主要環(huán)節(jié)。

低溫法分離空氣設(shè)備均由以下四大部分組成:空氣壓縮、膨脹制冷;空氣中水分、雜質(zhì)等凈除;空氣通過換熱冷卻、液化;空氣精餾、分離;低溫產(chǎn)品的冷量回收及壓縮。各部分實(shí)現(xiàn)的方式和采用的設(shè)備不同，組成不同的流程。

(1)根據(jù)制冷方式分類

1)按工作壓力分為高壓流程、中壓流程和低壓流程。高壓流程的工作壓力高達(dá)10.0~20.0MPa，制冷量全靠節(jié)流效應(yīng)，不需膨脹機(jī)，操作簡單，只適用于小型制氧機(jī)或液氮機(jī)。中壓流程的工作壓力在1.0~5.0MPa，對于小型空分裝置由于單位冷損大，需要有較大的單位制冷量來平衡，所以要求工作壓力較高，此時，制冷量主要靠膨脹機(jī)，但是節(jié)流效應(yīng)制冷量也占較大的比例。低壓流程的工作壓力接近下塔壓力，它是目前應(yīng)用最廣的流程，該裝置具有低的單位能耗;

2)按膨脹機(jī)的型式分為活塞式、透平式和增壓透平式?；钊脚蛎浟啃。实?，只用于一部分舊式小型裝置。透平式由于效率高，得到最廣泛的應(yīng)用。對低壓空分裝置，由于膨脹后的空氣進(jìn)入上塔參與精餾，希望在滿足制冷量要求的情況下膨脹量盡可能地小，以提高精餾分離效果。增壓透平是利用膨脹機(jī)的輸出功，帶動增壓機(jī)壓縮來自空壓機(jī)的膨脹空氣，進(jìn)一步提高壓力后再供膨脹機(jī)膨脹，以增大單位制冷量，減少膨脹量。這在新的低壓空分流程中得到越來越廣泛的應(yīng)用;

3)按膨脹氣體分為空氣膨脹流程和氮膨脹流程。膨脹后空氣進(jìn)上塔會影響精餾;氮?dú)馀蛎浭怪骼渲械睦淠繙p少，即進(jìn)入上塔的回流液減少，同樣對上塔精餾有影響，二者各有優(yōu)缺點(diǎn)。

(2)按凈化方式分類

1)凍結(jié)法凈除水分和CO2。空氣在冷卻過程中，水分和CO2在換熱器通道內(nèi)析出、凍結(jié);經(jīng)一定時間后將通道切換，由返流污氮?dú)怏w將凍結(jié)的雜質(zhì)帶走。根據(jù)換熱器的型式不同，又分為蓄冷器和板翅式切換式換熱器。這種方式切換動作頻繁，啟動操作較為復(fù)雜，技術(shù)要求高，運(yùn)轉(zhuǎn)周期為1年左右;

2)分子篩吸附凈化流程?？諝庠谶M(jìn)入主換熱器前，已由吸附器將雜質(zhì)凈除干凈。吸附器的切換周期長，使操作大大簡化，純氮產(chǎn)品量不再受返流氣量要求的限制，運(yùn)轉(zhuǎn)周期可達(dá)兩年或兩年以上，目前受到越來越廣泛的應(yīng)用。

(3)按分離方式分類

低溫法分離空氣是靠精餾塔內(nèi)的精餾過程。

1)根據(jù)產(chǎn)品的品種分為生產(chǎn)單高產(chǎn)品、雙高產(chǎn)品、同時提取氬產(chǎn)品或全提取稀有氣體等流程;

2)根據(jù)精餾設(shè)備分為篩板塔和規(guī)整填料塔等。

(4)按產(chǎn)品的壓縮方式分類

可分為分離裝置外壓縮和裝置內(nèi)壓縮兩類。裝置外壓縮是單獨(dú)設(shè)置產(chǎn)品氣體壓縮機(jī)，對裝置的工作沒直接影響。裝置內(nèi)壓縮是用泵壓縮液態(tài)產(chǎn)品，再經(jīng)復(fù)熱、氣化后送至裝置外。相對來說內(nèi)壓縮較為安全，但是，液體泵是否正常將直接影響到裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。

利用深冷法制氧，首先要將空氣液化，再根據(jù)氧、氮沸點(diǎn)不同將它們分離開來?？諝庖夯仨殞囟冉档?140.6℃以下。一般空氣分離是在-172~-194℃的溫度范圍進(jìn)行的。用深冷法制氧的設(shè)備具有以下特點(diǎn):

1)低溫?fù)Q熱器、精餾塔等低溫容器及管道置于保冷箱內(nèi)，并充填有熱導(dǎo)率低的絕熱材料，防止從周圍傳入熱量，減少冷損，否則設(shè)備無法運(yùn)行;

2)用于制造低溫設(shè)備的材料，要求在低溫下有足夠的強(qiáng)度和韌性，以及有良好的焊接、加工性能。常用鋁合金、銅合金、不銹鋼等材料;

3)空氣中高沸點(diǎn)的雜質(zhì)，例如水分、二氧化碳等，應(yīng)在常溫時預(yù)先清除。否則會堵塞設(shè)備內(nèi)的通道，使裝置無法工作;

4)空氣中的乙炔和碳?xì)浠衔镞M(jìn)入空分塔內(nèi)，積聚到一定程度，會影響安全運(yùn)行，甚至發(fā)生爆炸事故。因此，必須設(shè)置凈化設(shè)備將其清除;

5)貯存低溫液體的密閉容器，當(dāng)外界有熱量傳入時，會有部分低溫液體吸熱而氣化，壓力會自動升高。為防止超壓，必須設(shè)置可靠的安全裝置;

6)低溫液體漏入基礎(chǔ)，會將基礎(chǔ)凍裂，設(shè)備傾斜。因此必須保證設(shè)備、管道和閥門的密封性，要考慮熱脹冷縮可能產(chǎn)生的應(yīng)力和變形;

7)被液氧浸漬過的木材、焦炭等多孔有機(jī)物質(zhì)，當(dāng)接觸火源或給以一定的沖擊力時，會發(fā)生激烈的燃爆。因此，冷箱內(nèi)不允許有多孔性的有機(jī)物質(zhì)。對液氧的排放，應(yīng)預(yù)先考慮有專門的液氧排放管路和容器，不能走地溝;

8)低溫液體長期沖擊碳素鋼板，會使鋼板脆裂。因此，排放低溫液體的管道及排放槽不能采用碳素鋼制品;

9)氮?dú)狻鍤馐侵舷⑿詺怏w，其液體排放管應(yīng)引至室外。氣體排放管應(yīng)有一定的排放高度，排放口不能朝向平臺樓梯;

10)氧氣是強(qiáng)烈的助燃劑，其排放管不能直接排在不通風(fēng)的廠房內(nèi)。