我國空分產業經歷了六次技術變革，空分設備從全部進口到逐步實現國產化，空分行業正迎來高速發展的大好時機， 加速加快發展我國大型空分設備、促進流程再次變革是當下的奮斗目標。

1879年，卡爾· 林德博士在德國創建了林德冷凍機械制造 公司，并在1902 年制造出了世界上第一臺低溫空氣分離裝置：10m3/h 的制氧機，世界空分發展至今已有100 多年的歷史。按 照工藝分，空分產業經歷了高壓節流到中壓帶膨脹機再到高 低壓帶膨脹機最后全低壓的流程變化；按照產品分，空分產 業經歷了單一氧氣到氧氮并存再到氬、氮、氧三國鼎力最后氧、 氮、稀有氣體等多種氣體全面開花的歷程。節能和安全是當 今工業的主旋律，世界空分產業正向著特大型、高純度、高 產出、自動化、可靠性、低能耗的方向不斷發展。 

我國空分產業的發展只經歷了短短五十多年。解放前，中 國沒有自己的空分設備制造業，少數幾個氧氣廠合在一起也 就89 套進口的10~200m3/h 的空分設備。直到1953 年底，哈爾 濱制氧機廠前身哈爾濱第一機械廠自行研制出了2套30m3/h 的 制氧機，兩年后杭氧股份有限公司前身杭州通用機器廠研制 出了30m3/h 的制氧機，我國的空分產業才算由此誕生。改革 開放后，股份制公司和民營制造企業的出現，才使我國的空 分產業形成一個氣體分離與設備制造的行業。隨后空分行業 飛速發展，在2003 年底時，我國已有9 000 多套空分設備，產 能在1 000m3/h 以上的就有800 多套。目前，我國已經可以制 造10 000~120 000m3/h 的空分設備，空分設備與空分技術都已 達到國際較高水平。目前我國空分行業是國貨品牌杭氧、川空、 開空三足鼎立，進口品牌空氣產品、法液、林德、普萊克斯 四大金剛齊肩并存，他們都在為我國的空分行業的發展添磚加瓦。 

1、我國空分流程技術發展 

我國空分行業流程經歷了六次重大技術變革。 

1.1 第一代空分：

鋁帶蓄冷器凍結高低壓空分流程 流程特點：①運用氮、氧蓄冷器各兩只，一正一反走流程；②加工空氣壓力分高、低壓兩個等級；③采用一對高壓換熱 器來冷卻高壓空氣；④冷凝蒸發器分成主冷和輔冷兩部分。流程的缺點：①流程復雜；②蓄冷器的自清除不完善；③膨脹機結構效率低；④氧提取率低；⑤能耗高。 

1.2 第二代空分：

石頭蓄冷器凍結全低壓空分流程 流程特點：①應用反動式固定噴嘴透平膨脹機；②石頭 蓄冷器，讓產品氧氣、氮氣走管內換熱，保證潔凈度；③采 用正流空氣和返流污氮氣交替切換及中間抽氣法，使自清除 更為徹底；④采用液氧吸附器A3 和循環液氧泵OP 組成的強 制循環來清除液氧中的碳氫化合物，保證設備安全運行；⑤ 能耗下降。 

流程的缺點：①體積龐大笨重，工程費用多；②冷箱內設備及配管復雜；③膨脹機固定噴嘴，膨脹量調節范圍小；④主冷凝蒸發器仍為制造難、體積大、管目多的長列管式。 

1.3 第三代空分：

切換式換熱器凍結全低壓空分流程 流程特點：①采用板翅式換熱器，提高了空分設備的經 濟性能；②溫度場分布較穩定，切換損失減少；③環流法使 流程簡化；④反動式可調噴嘴的透平膨脹機，使膨脹機效率 平穩；⑤氧氣提取率高；⑥小巧的切換碟閥替代了笨重的切 換閥；⑦能耗下降。 

流程的缺點：①自清除需要的污氮量較大；②啟動程序 復雜。1.4 第四代空分：分子篩凈化全低壓空分流程 

流程特點：①用常溫下分子篩吸附劑吸附空氣里的水分、 CO2 和碳氫化合物的特性，將換熱器的換熱和傳熱傳質兩種功 能分開，使空分流程簡化，冷箱內設備減少，操作維護方便；②純氮氣和氧氣產量比大大提高；③空氣切換損失減少，精 餾塔受的波動干擾減少，利于氬的提取；④操作簡便，利于 實現變負荷操作和提高自動化控制水平。 

流程的缺點：空分的能耗比切換式換熱器流程要高~4％。 

1.5 第五代空分：

常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程 流程特點：①將膨脹機的制動發電機改成了增壓機；② 使用絕熱結構的分子篩吸附器；③采用全等溫冷卻的單軸空 氣透平壓縮機和全可控渦理論設計出的三元流葉輪；d. 實現 計算機集散控制系統對空分流程的控制調節要求。

 1.6 第六代空分：

常溫分子篩凈化填料型上塔全精餾制氬流程 

流程特點：①繼承了第五代的所有優點，連續運行周期 大于2a ；②采用規整填料型上塔代替篩板型上塔；③由于上 塔操作壓力降低、操作彈性大，使空分裝置的氧提取率進一 步提高；④采用全精餾（無氫）制氬技術；⑤采用高效空氣 預冷系統；⑥分子篩純化空氣系統采用活性氧化鋁- 分子篩雙 層床結構，延長分子篩壽命；⑦高效增壓型透平膨脹機的運用， 使膨脹機效率提高；⑧運用DCS 自動化系統；⑨節能效果顯著。 

縱觀每一次的空分流程的進步，都是由新工藝、新設備 引起，都緊扣安全和節能這兩個中心，安全和節能也將是未 來空分設備技術發展的重點。 

2、空分設備產業發展概況 

近年來，鋼鐵冶煉、石油化工、煤化工等大型工程項目 陸續上馬，都要求低投資、高產出及智能管理，配套的空分 設備日趨大型化。 

開封空分集團和杭氧股份有限公司合作開發的寶鋼30 000 m3/h 空分設備，首先打破了國產化>=30 000m3/h 空分設備制 造的瓶頸，設備的重要指標均達到國際領先水平，開創了我國 空分設備制造業的先河。另外，開封空分集團、杭氧先后為德 州恒化集團、通鋼工廠設計制造了40000m3/h、52000m3/h 的 空分設備，結束了我國長期以來大型空分設備依賴進口的歷史。

當前，我國的空分設備采用第六代的先進技術：規整填料、 無氫制氬的流程，同時兼具自動化、大型化、低能耗、長周 期等優點。近年低溫法空分有了長足發展，常溫法空分變壓 吸附（PSA）也不錯，液化天然氣（LNG）冷能的空分裝置也 在應用。2007 年，Air products 美國空氣產品公司同中海石油 合資，在福建省的莆田市建立了大型空分廠，依靠LNG 提供 的冷能來生產液氮和液氧。LNG 冷能的運用，使空分設備不 再需要透平膨脹機和氟里昂冷凍機，系統運行壓力減小，電 價節約30%。同時非低溫氣體分離技術（變壓吸附、膜氣體分 離）在這幾年的發展也很迅猛，這項技術可以分離氧氣和氮氣， 還可以分離CO2、CO、CH4 等氣體。高純氣、電子氣、特氣 的純化和制備技術也在不斷發展，品種和數量與日俱增，滿 足了電子、醫藥、科研等行業的部分需要。 

3、我國空分設備產業的發展趨勢 

我國的經濟正在快速發展，石油、化工、冶金等行業也 在不斷進步，國內對空分設備的需求持續看漲，大型空分設備產業前景一片光明。未來幾年，我國大型空分設備的需求 量還將日益加大，國內市場需求高達數10 億元。2010 年我國工業氣體市場規模達到410.38 億元，比2005 年的245.75 億元增長了66.99%， 在全球市場占比提高到 10.62%。2017 年，中國工業氣體年產值預計可達到 1 200 億元， 發展速度每年在 10% 左右。 

4、結束語 

近年來煤化工已經成為中國乃至世界的經濟熱點，煤化 工將是特大空分的大市場。特大型、超大型空分設備是未來 的發展方向，同時深冷空分將占據主導地位。加速研發特大 型空分流程，提高特大型空分設備各部件的技術水平，擴大 自動化控制和變負荷跟蹤應用范圍，是我國空分設備再次變 革的奮斗目標。