由于(yu)氧(yang)、氮在工業生產和科(ke)學技(ji)術發(fa)展(zhan)中有重要(yao)的(de)作用(yong)，特別(bie)是煤化(hua)工技(ji)術發(fa)展(zhan)到今(jin)天，煤氣化(hua)裝置生產必備空(kong)分裝置，可為煤氣化(hua)提供氧(yang)氣，為全廠提供不(bu)同規(gui)格的(de)氮氣、儀表空(kong)氣以及(ji)工作空(kong)氣。 

制氧空分工藝

工業上常用的制(zhi)氧方(fang)法有：

低溫精餾分離法

吸附法

電解法

其中，低溫精餾分離方(fang)法是目(mu)前普遍采(cai)用的方(fang)法，特點(dian)是生產成(cheng)本低，技術(shu)成(cheng)熟(shu)，不僅最經濟，又能大量生產氧、氮氣，而且適合(he)大規模工業(ye)化生產，是主(zhu)要的制(zhi)取(qu)方(fang)法。

低溫精餾分離法

低(di)溫(wen)精餾(liu)分(fen)離法制氧(yang)就(jiu)是以自(zi)然(ran)界(jie)中的空氣(qi)為原料，先使(shi)空氣(qi)在(zai)低(di)溫(wen)下液化。然(ran)后(hou)在(zai)精餾(liu)塔中利用氧(yang)、氮(dan)各組分(fen)沸點(dian)不同，分(fen)離為氧(yang)氣(qi)和氮(dan)氣(qi)。

空分裝置的工(gong)作過程(cheng)：

1.空(kong)氣(qi)的過(guo)濾和壓(ya)縮

2.壓縮空氣的初步(bu)冷卻

3.空氣的凈化(hua)，包括水(shui)分和碳氫物的去除

4.空氣被(bei)冷(leng)卻到(dao)液化溫度(du)

5.冷量的制取

6.液化和精餾

7.危險雜質的排除

吸附法

變(bian)(bian)壓吸附(fu)(fu)法是20世紀50年代(dai)末(mo)才開(kai)發成功的(de)(de)，由于其獨有的(de)(de)靈活方(fang)便、投資少、能耗低的(de)(de)優點，近年來變(bian)(bian)壓吸附(fu)(fu)空(kong)分(fen)富氧技術在中小規(gui)模富氧應(ying)用(yong)領域得到(dao)越來越多的(de)(de)應(ying)用(yong)。

氮分子(zi)含(han)有(you)孤對電子(zi)而極性大于氧(yang)并且有(you)較大的(de)四極矩，因(yin)而N2與沸(fei)石骨架中陽(yang)離子(zi)的(de)作用力強。空氣逐層(ceng)通過沸(fei)石柱(zhu)后，氣相中的(de)含(han)氧(yang)量逐漸提高，這樣便可(ke)得到富氧(yang)流出氣。

一(yi)套(tao)變壓(ya)(ya)吸附制氧（制氮）系(xi)統主要包括三部分：空(kong)(kong)氣壓(ya)(ya)縮系(xi)統、壓(ya)(ya)縮空(kong)(kong)氣預處(chu)理系(xi)統、吸附分離系(xi)統。

變壓吸附(fu)空氣分離的技術進步(bu)主要集(ji)中在(zai)兩個方面：

1.變壓(ya)吸(xi)附空分工(gong)藝(yi)過(guo)程的改進，使(shi)過(guo)程更加節能高效；

2.變壓吸附空分吸附劑性能的(de)改進。

吸(xi)附劑(ji)是變(bian)壓吸(xi)附技(ji)術的(de)基礎，吸(xi)附劑(ji)的(de)性(xing)能(neng)決定著吸(xi)附分離效果，從而決定著吸(xi)附設備投資和分離的(de)經濟性(xing)。

特點：

1）開停車(che)方便：原始(shi)開車(che)幾十分鐘左右可按(an)要求獲得合格產品。臨時停車(che)后(hou)重新啟(qi)動即(ji)可迅速恢復(fu)供給合格產品。 

2）操作彈性大。 

3）自(zi)動化程(cheng)度高。整個吸附分離過程(cheng)由PLC或DCS控(kong)制，可以實現無人操作。 

4）操作(zuo)成本(ben)(ben)較(jiao)低。運行成本(ben)(ben)較(jiao)低，主(zhu)要操作(zuo)成本(ben)(ben)為電耗，先(xian)進(jin)的(de)裝(zhuang)置電耗≤0.4kW•h/m³(O2)。 

5）分子篩(shai)壽命長。在正常操(cao)作情況下一般可(ke)使用8～10年，無環境污染。 

6）投(tou)資省，一次性(xing)投(tou)資低。

電解法

把水放入(ru)(ru)電(dian)解(jie)槽中(zhong)，加入(ru)(ru)氫(qing)氧化鈉(na)或氫(qing)氧化鉀以(yi)提(ti)高水的電(dian)解(jie)度，然后通入(ru)(ru)直流電(dian)，水就分解(jie)為氧氣(qi)和氫(qing)氣(qi)。每制取一立方(fang)米(mi)氧，同(tong)時獲得兩立方(fang)米(mi)氫(qing)。用電(dian)解(jie)法(fa)(fa)制取一立方(fang)米(mi)氧要耗電(dian)12～15千瓦小時，是很不經濟的。所以(yi)，電(dian)解(jie)法(fa)(fa)不適用于(yu)大量制氧。

制氮空分工藝

以(yi)空氣(qi)為原料(liao)，利用物理的(de)方法，將(jiang)其中的(de)氧(yang)和氮分離而獲得。

工(gong)業中有三種，即(ji)深冷空分法(fa)、分子(zi)篩空分法(fa)(PSA或變壓吸附式(shi))和膜(mo)空分法(fa)（中空纖(xian)維膜(mo)分離）。

深冷空分制氮

深冷空(kong)(kong)(kong)分制(zhi)(zhi)(zhi)氮(dan)是一種傳統的(de)制(zhi)(zhi)(zhi)氮(dan)方法，已有近幾十年的(de)歷史。它是以(yi)(yi)空(kong)(kong)(kong)氣為原料，經(jing)過壓縮、凈(jing)化(hua)，再利(li)用(yong)熱交換使(shi)空(kong)(kong)(kong)氣液(ye)化(hua)成為液(ye)空(kong)(kong)(kong)。液(ye)空(kong)(kong)(kong)主要是液(ye)氧(yang)和液(ye)氮(dan)的(de)混合(he)物，利(li)用(yong)液(ye)氧(yang)和液(ye)氮(dan)的(de)沸點不(bu)同(在1大(da)氣壓下(xia)，前者的(de)沸點為-183℃，后者的(de)為-196℃)，通過液(ye)空(kong)(kong)(kong)的(de)精餾(liu)，使(shi)它們分離來獲得氮(dan)氣。深冷空(kong)(kong)(kong)分制(zhi)(zhi)(zhi)氮(dan)設(she)備(bei)復(fu)雜、占地面積大(da)，基建(jian)費用(yong)較(jiao)高(gao)，設(she)備(bei)一次(ci)性投(tou)資(zi)較(jiao)多，運行成本較(jiao)高(gao)，產(chan)氣慢(12～24h），安(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)要求高(gao)、周期較(jiao)長(chang)。綜合(he)設(she)備(bei)、安(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)及基建(jian)諸因素，3500Nm³／h以(yi)(yi)下(xia)的(de)設(she)備(bei)，相(xiang)同規格的(de)PSA裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)投(tou)資(zi)規模要比深冷空(kong)(kong)(kong)分裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)低20％～50％。深冷空(kong)(kong)(kong)分制(zhi)(zhi)(zhi)氮(dan)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)宜于大(da)規模工業制(zhi)(zhi)(zhi)氮(dan)，而中、小規模制(zhi)(zhi)(zhi)氮(dan)就顯得不(bu)經(jing)濟(ji)。

分子篩空分制氮

也叫PSA或變(bian)(bian)壓吸(xi)(xi)附式，以空氣(qi)為(wei)(wei)(wei)原(yuan)料(liao)，以碳(tan)分(fen)子篩(shai)(shai)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)吸(xi)(xi)附劑(ji)，運用(yong)(yong)(yong)變(bian)(bian)壓吸(xi)(xi)附原(yuan)理，利用(yong)(yong)(yong)碳(tan)分(fen)子篩(shai)(shai)對氧(yang)和氮(dan)(dan)的選擇性(xing)吸(xi)(xi)附而(er)使氮(dan)(dan)和氧(yang)分(fen)離的方法(fa)，通稱(cheng)PSA制(zhi)氮(dan)(dan)。此法(fa)是七十(shi)年代(dai)迅速發展起(qi)來的一種(zhong)新的制(zhi)氮(dan)(dan)技術(shu)。與傳統制(zhi)氮(dan)(dan)法(fa)相比(bi)，它(ta)具有(you)工藝流程(cheng)簡單、自動(dong)化(hua)程(cheng)度高、產氣(qi)快(kuai)(15～30分(fen)鐘)、能耗低(di)，產品純度可在(zai)較大范圍(wei)內根據用(yong)(yong)(yong)戶(hu)需要進(jin)行(xing)調節，操作(zuo)維護方便(bian)、運行(xing)成本(ben)較低(di)、裝置適應性(xing)較強(qiang)等特(te)點，故(gu)在(zai)3000Nm³／h以下制(zhi)氮(dan)(dan)設(she)備(bei)中頗(po)具競爭力(li)，越(yue)(yue)來越(yue)(yue)得到中、小(xiao)型氮(dan)(dan)氣(qi)用(yong)(yong)(yong)戶(hu)的歡迎(ying)，PSA制(zhi)氮(dan)(dan)已成為(wei)(wei)(wei)中、小(xiao)型氮(dan)(dan)氣(qi)用(yong)(yong)(yong)戶(hu)的首選方法(fa)。

膜空分制氮

也(ye)叫中空纖維膜(mo)分(fen)離(li)，是(shi)以(yi)空氣(qi)為原(yuan)料，在(zai)一定(ding)壓力條件下，利用(yong)氧(yang)和(he)(he)氮等不(bu)同性質的(de)氣(qi)體(ti)在(zai)膜(mo)中具(ju)有(you)不(bu)同的(de)滲透速率來使氧(yang)和(he)(he)氮分(fen)離(li)。和(he)(he)其它(ta)(ta)制(zhi)(zhi)氮設備(bei)相(xiang)比(bi)它(ta)(ta)具(ju)有(you)結構(gou)更(geng)為簡單、體(ti)積更(geng)小、無切換(huan)閥門、維護量更(geng)少、產氣(qi)更(geng)快(≤3分(fen)鐘)、增(zeng)容方便等優(you)點，它(ta)(ta)特別適宜于氮氣(qi)純度≤99.5％的(de)中、小型(xing)氮氣(qi)用(yong)戶，有(you)最佳(jia)功能(neng)價(jia)格(ge)比(bi)。而氮氣(qi)純度在(zai)98%以(yi)上時，它(ta)(ta)與相(xiang)同規格(ge)的(de)PSA制(zhi)(zhi)氮機相(xiang)比(bi)價(jia)格(ge)要高出(chu)15%以(yi)上。

看了(le)以上的(de)分(fen)離方法(fa)(fa)，其實空(kong)氣(qi)分(fen)離的(de)方法(fa)(fa)可分(fen)為低(di)溫和非(fei)低(di)溫兩種，其中非(fei)低(di)溫空(kong)氣(qi)分(fen)離方法(fa)(fa)包括(kuo)吸附(fu)、膜分(fen)離、化學分(fen)離法(fa)(fa)。由于目(mu)前在(zai)(zai)大規模制取(qu)氧、氮氣(qi)液(ye)產品(pin)，尤其是高純度產品(pin)方面低(di)溫分(fen)離法(fa)(fa)具有(you)(you)無法(fa)(fa)取(qu)代(dai)的(de)競爭(zheng)優勢，而且(qie)只有(you)(you)低(di)溫分(fen)離法(fa)(fa)才(cai)具有(you)(you)可同時生產氬等稀有(you)(you)氣(qi)體產品(pin)的(de)能力，故低(di)溫法(fa)(fa)在(zai)(zai)空(kong)氣(qi)分(fen)離的(de)工業應用(yong)中占據非(fei)常重要的(de)地(di)位。