空气分离简单说就是利用物理方法将空气混合物各组份进行分离,获得高纯氧气和高纯氮气以及一些稀有气体的过程。
空气中的主要成分是氧和氮,它们分别以分子状态存在,均匀地混合在一起,通常要将它们分离出来比较困难,目前工业上主要有深冷法、吸附法、膜分离法等三种实现空气分离方法。
深冷法(也称低温法)分离原理:先将混合物空气通过压缩、膨胀和降温,直至空气液化,然后利用氧、氮汽化温度(沸点)的不同(在标准大气压下,氧的沸点为﹣183℃;氮的沸点为﹣196 ℃,沸点低的氮相对于氧要容易汽化这个特性,在精馏塔内让温度较高的蒸汽与温度较低的液体不断相互接触,低沸点组分氮较多的蒸发,高沸点组分氧较多的冷凝的原理,使上升蒸气氮含量不断提高,下流液体中的氧含量不断增大,从而实现氧、氮的分离。要将空气液化,需将空气冷却到﹣173 ℃以下的温度,这种制冷叫深度冷冻(深冷);而利用沸点差将液态空气分离为氧、氮、氩的过程称之为精馏过程。深冷与精馏的组合是目前工业上应用最广泛的空气分离方法。