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空氣如何被“分離”？淺談深冷空分技術原理

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  • 發布時間： 2025-10-11
我們周圍無處不在的空氣，其主要成分是氮氣（約78%）和氧氣（約21%），還有少量的氬氣等其他氣體。在工業和醫療領域，我們常常需要純凈的氧氣用于煉鋼、醫療或化工，需要氮氣作為保護氣，需要氬氣用于焊接。那么，如何將空氣中這些緊密混合的氣體分離開呢？最核心、應用最廣泛的方法就是“深冷空分”。
這個過程可以簡單理解為一場“低溫下的蒸餾”。首先，空氣經過過濾器除去塵埃等雜質，并被壓縮機大幅壓縮。壓縮后的空氣會升溫，需經過冷卻系統降溫。隨后，高壓空氣進入一個關鍵設備——主換熱器，在這里與分離出來的低溫產品氣體進行熱交換，自身被冷卻到極低的溫度（接近-170°C以下）。此時，空氣已經變成了液體。
液態空氣被送入一個叫做“精餾塔”的裝置。根據氮、氧、氬沸點的不同（氧-183°C，氮-196°C，氬-186°C），在精餾塔的多層塔板上，沸點較低的氮氣會更容易蒸發成為蒸氣上升，而沸點較高的氧氣則更多地以液體形式下流。通過在不同高度設置出口，就可以分別引出純度很高的氮氣和氧氣，以及氬餾分等。整個系統龐大而精密，是現代重化工業的“動力源”之一。
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