空气被分离成其主要成分 - 氮气,氧气和 氩气——通过称为分数的蒸馏过程 蒸馏。有时这个名称被缩短为分馏,并且 用于执行此分离的垂直结构称为 分馏柱。在分馏过程中, 组分分几个阶段逐渐分离。在每个阶段 每种组分的浓度水平或分数增加,直到 分离完成。
因为所有蒸馏过程都按照煮沸的原理工作 液体分离一种或多种组分,低温部分是 需要提供液化气体所需的极低温度 组件。
3 预处理后的气流被分开。一小部分空气是 通过压缩机分流,其压力得到提升。然后就是 冷却并使其膨胀到接近大气压。这 膨胀迅速冷却空气,空气被注入低温 部分提供操作所需的低温。
4 主流气流通过一对板翅片的一侧 热交换器串联运行,而氧气和氮气非常冷 从低温部分穿过另一侧。进气 流被冷却,而氧气和氮气被加热。在一些 操作时,空气可以通过它来冷却 通过膨胀阀而不是第二个热交换器。在 无论哪种情况,空气温度都会降低到以下程度 沸点最高的氧气开始液化。
5 气流(现在部分是液体和部分气体)进入 高压分馏塔的底部。当空气运转时 在色谱柱上,它会失去额外的热量。氧气继续 液化,在柱底形成富氧混合物, 而大部分氮气和氩气则以蒸气的形式流向顶部。
6 液氧混合物,称为粗液氧,是从 下部分馏塔的底部,并在 过冷器。允许此流的一部分扩展到几乎 常压并送入低压分馏 列。当粗液氧沿着色谱柱向下工作时,大多数 剩余的氮气和氩气分离,留下99.5%的纯氧 在列的底部。
7 同时,氮气/氩气从高压顶部排出 色谱柱在过冷器中进一步冷却。混合蒸汽允许 膨胀到接近大气压并送入顶部 低压分馏塔。氮,其最低 沸点,首先变成气体,然后流出塔顶 99.995%纯氮。
8 氩气,在氧气和 氮气,仍然是蒸气,随着氮气的沸腾而开始下沉。 当氩气蒸气到达大约三分之二的点时 柱,氩气浓度达到最大值约7-12% 被抽出到第三分馏柱中,在那里它更进一步 再循环和提炼。最终产品是粗氩气流 含93-96%氩气,2-5%氧气,余氮 其他气体的痕迹。