答:低溫法分離空氣設備均由以下四大部分組成:空氣壓縮、膨脹制冷;空氣中水分、雜質等凈除;空氣通過換熱冷卻、液化;空氣精餾、分離;低溫產品的冷量回收及壓縮。各部分實現的方式和采用的設備不同,組成不同的流程。
(1)根據制冷方式分類
1)按工作壓力分為高壓流程、中壓流程和低壓流程。高壓流程的工作壓力高達10.0~20.0MPa,制冷量全靠節流效應,不需膨脹機,操作簡單,只適用于小型制氧機或液氮機。中壓流程的工作壓力在1.0~5.0MPa,對于小型空分裝置由于單位冷損大,需要有較大的單位制冷量來平衡,所以要求工作壓力較高,此時,制冷量主要靠膨脹機,但是節流效應制冷量也占較大的比例。低壓流程的工作壓力接近下塔壓力,它是目前應用最廣的流程,該裝置具有低的單位能耗;
2)按膨脹機的型式分為活塞式、透平式和增壓透平式。活塞式膨脹量小,效率低,只用于一部分舊式小型裝置。透平式由于效率高,得到最廣泛的應用。對低壓空分裝置,由于膨脹后的空氣進入上塔參與精餾,希望在滿足制冷量要求的情況下膨脹量盡可能地小,以提高精餾分離效果。增壓透平是利用膨脹機的輸出功,帶動增壓機壓縮來自空壓機的膨脹空氣,進一步提高壓力后再供膨脹機膨脹,以增大單位制冷量,減少膨脹量。這在新的低壓空分流程中得到越來越廣泛的應用;
3)按膨脹氣體分為空氣膨脹流程和氮膨脹流程。膨脹后空氣進上塔會影響精餾;氮氣膨脹使主冷中氮的冷凝量減少,即進入上塔的回流液減少,同樣對上塔精餾有影響,二者各有優缺點。
(2)按凈化方式分類
1)凍結法凈除水分和CO2。空氣在冷卻過程中,水分和CO2在換熱器通道內析出、凍結;經一定時間后將通道切換,由返流污氮氣體將凍結的雜質帶走。根據換熱器的型式不同,又分為蓄冷器和板翅式切換式換熱器。這種方式切換動作頻繁,啟動操作較為復雜,技術要求高,運轉周期為1年左右;
2)分子篩吸附凈化流程。空氣在進入主換熱器前,已由吸附器將雜質凈除干凈。吸附器的切換周期長,使操作大大簡化,純氮產品量不再受返流氣量要求的限制,運轉周期可達兩年或兩年以上,目前受到越來越廣泛的應用。
(3)按分離方式分類
低溫法分離空氣是靠精餾塔內的精餾過程。
1)根據產品的品種分為生產單高產品、雙高產品、同時提取氬產品或全提取稀有氣體等流程;
2)根據精餾設備分為篩板塔和規整填料塔等。
(4)按產品的壓縮方式分類
可分為分離裝置外壓縮和裝置內壓縮兩類。裝置外壓縮是單獨設置產品氣體壓縮機,對裝置的工作沒直接影響。裝置內壓縮是用泵壓縮液態產品,再經復熱、氣化后送至裝置外。相對來說內壓縮較為安全,但是,液體泵是否正常將直接影響到裝置的運轉。