空气的分离kongqi de fenli

现代工业广泛采用深度冷冻方法分离空气。该法分两个步骤，首先把空气液化，然后利用空气中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同的特性，用精馏的方法将其分离。
空气液化的制冷装置见图1。空气经压缩机吸入

图1 带膨胀机的致冷循环
1.压缩机 2.水冷热器 3.第一换热器
4.第二换热器 5.膨胀机6.节流阀 7.气液分离器

并压缩到一定压力后，入冷却器初步降温，再入第一换热器被返流气体冷却 。然后，气流分成 两路，一部分去膨胀机绝热做功，用以推动压缩机。另一部分经第二换热器后在节流阀中减压臌胀，膨胀使温度急剧下降，致使部分空气液化，并经气液分离器将液体分离出来，低温气体返回第二、第一换热器冷却由压缩机来的气体，最后返回压缩机循环使用。

图2 双塔式精馏塔
1 上塔 2 下塔 3 热交换器4 冷凝蒸发器 5,6,7 减压阀

图2为分离空气的双塔式精馏塔。它由上塔和下塔两个塔组成，中间是一个冷凝蒸发器，冷凝蒸发器既是下塔的冷凝器，又是上塔的 蒸发器。操作时，预冷的压缩空气由下塔的塔底进入，通过热交换器降低温度，再经节流阀进入下塔的中部。其中蒸发出来的气体由塔板上升，液体回流下降。气体上升到冷凝蒸发器处所形成的冷凝液一部分作为回流液下降，另一部分导入上塔塔顶作为上塔的回流液。下塔塔底的液态空气导入上塔中部作为上塔进料。由于氮气的沸点比氧气低，因此，随着塔内气-液两相之间质量传递和热量传递的进行，上升气体中氮气的含量越来越高，下降液体中氧气的含量越来越高。最后，由塔顶可得到含量为99%的氮气，由冷凝蒸发器的列管间可导出含量为98%的氧气。空气中的其他组分，因其沸点不同各自在不同的部位浓集，只要在相应的部位抽取馏分，而后加以浓缩和精制，就可得到各种稀有气体。例如，可从上塔中部抽取一部分气体用以提氩；从冷凝蒸发器顶部可收集氦和氖； 氪和氙是空气中沸点最高的组分，最后集中在液氧和气氧中，需进一步从氧气中提取。