空分设备是一个由多个子系统构成的复杂系统，包括动力系统、净化系统、制冷系统、精馏系统、产品输送系统、液体贮存系统等。它以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体。

### 二、空分设备的关键系统及流程揭秘

大家对于各类压缩机、汽轮机并不陌生，但它们在空分环节的作用可能还不够了解。空分设备是用来分离空气中的各组份气体，生产氧气、氮气和氩气等的一套工业设备，还有稀有气体如氦、氖、氪等。

按照空分系统流程，我们可以逐一介绍主要的设备：

1. 自洁式过滤器：随着气量的增大，滤筒数和层数也会相应增加。一般单台压缩机需要单独布置过滤器，并置于上风口。

2. 汽轮机：利用高压蒸汽进行膨胀做功，带动同轴叶轮转动，从而对工质做功。常见的汽轮机形式有全凝、全背压和抽凝，其中抽凝型较为常用。

3. 空压机：大型空分装置通常采用单轴等温型离心压缩机，进口压缩机的能耗比国产机低约2%，但投资成本较高。空压机采用出口放空设计，不设置回流管路，并配备水洗系统以冲洗各级叶轮和蜗壳表面的沉积物。

4. 增压机：大型空分装置通常采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种，其中齿轮式在能耗上具有优势。

5. 仪表压缩机：主要有无油螺杆机、活塞式和离心式三种。根据气量大小选择合适的机型。仪表压缩机在开车时使用，正常运行后从分子筛纯化器后抽取。

预冷系统包括空冷塔和水冷塔。空冷塔有闭式循环和开式循环两种形式，闭式循环主要用于水质不好的化工厂。水冷塔也有两段式和一段式之分。预冷系统所有进水都需要设置过滤器以防止杂质进入系统。

净化系统主要采用吸附器，包括立式轴向流、卧式双层床和立式径向流三种形式。再生加热有电加热器和蒸汽加热器两种方式。还需要设置节流再生管路以满足开车需要，并在再生气侧及蒸汽加热器侧设置安全阀以防止超压。

再生流路配置手动蝶阀以调控阻力，确保主塔稳定运行。若需调整，也可采用总管设置调节阀进行时序调节。

对于换热系统，设计多股流混合介质于同一换热器内，旨在实现各介质的自动平衡传热与*能耗。这种方式对于内压缩流程可能导致全部换热器变为高压换热器，增加投资负担。对于2万等级以上的内压缩换热器，采用高低压分离的方法更为经济。而对于2万等级以下的，则全部配置高压换热器。

对于低压氧氮产品，设置有产品调节阀与放空流路，放空进入。其中，氮气内件为碳钢，氧气内件为不锈钢。污氮气则被引导至水冷塔进行放空，同时起到调整再生气与上塔压力的作用。要求水冷塔的塔径满足泄放需求，特别是在有氮气通入的场合，避免上塔压力过高。消声元件的选择也根据介质的不同而有所区别，如高压氧气产品采用两级节流和降噪板，再通入消声塔进行放空。

消声塔还可以与压缩机系统放空结合，如空压机增压机的降噪可以通入消声塔，以及纯化系统泄压空气的泄放部分。膨胀机是气体膨胀的重要设备，其启动前需要进行吹扫、密封气通入等步骤。

对于液体膨胀机，其利用高压液体的压力头进行水力做功。在空分设备中，液体膨胀机可以代替高压液空节流阀。其优势在于利用液体膨胀机制冷和膨胀功发电实现节能，但投资较大。

在下塔的设计中，根据规模的不同，采用不同类型的塔板。如筛板塔、环流塔板、对流塔、四溢流塔和填料塔等各有优势。对于粗氩塔和精氩塔，通常采用填料塔，并特别注意粗氩塔冷凝器板式的密封性。主冷有多种形式，如单层、立式双层、卧式横列双层、立式三层和降膜主冷等。上下塔的布局方式也有多种，如垂直布置、自主冷落地布置等。根据具体情况选择合适的布局方式。

在泵的布置方面，卧式泵和立式泵各有特点。卧式泵需要设置加温气、密封气等；而立式泵承受向下拉力较大，转速可以很高。液氧泵、液氮泵等也需要特别注意其在线冷态备用状态及密封气的压力等。氮透和氧透的选择也要根据压力和流量来进行选择和应用。

空分后备系统主要是为应急使用而设，但很多企业为扩大生产长时间使用后存在安全隐患。建议相关单位进行升级，增加相关监控测量点以确保安全。