（1）空氣分離的基本原理
低溫精餾是氣體分離的主要方法。它是先將氣體混合物冷凝為液體，然后再按各組分沸點(diǎn)的不同將它們分離。
（2）空氣的蒸發(fā)和冷凝過(guò)程
液化空氣的蒸發(fā)可以得到比液體原含氮量高的氣體，也可以得到比液體原含氧量高的富氧液體。
液化空氣的蒸發(fā)右有兩種情況：①蒸發(fā)的蒸氣在整個(gè)過(guò)程中小從容器中取出(簡(jiǎn)單蒸發(fā))，而是同原液體同時(shí)存在及相接觸；②蒸發(fā)的蒸氣從容器中部分地放出(分部蒸發(fā))，放出的量可以是無(wú)限小。而空氣在街閉容器中等壓下的簡(jiǎn)單冷凝過(guò)程，是上述蒸發(fā)過(guò)程的逆過(guò)程。
分析這種方式可知：采用簡(jiǎn)單蒸發(fā)(冷凝)的方法是不能實(shí)現(xiàn)氧、氮分離的。
（3）空氣的分部蒸發(fā)(冷凝)過(guò)程
所謂分部蒸發(fā)是指液化空氣在蒸發(fā)過(guò)程中不斷地將蒸發(fā)的蒸氣引出，最后可獲得含氧量較高的液氧，實(shí)現(xiàn)空氣分離。而分部冷凝是分部蒸發(fā)的逆過(guò)程。采用這種方法可獲得數(shù)量極少濃度較高的液氧(氣氮)產(chǎn)品。
（4）分凝過(guò)程
如上如述，分部蒸發(fā)(冷凝)過(guò)程可以獲得數(shù)量很少濃度較高的液氧(氣氮)產(chǎn)品。分部蒸發(fā)是一個(gè)吸熱過(guò)程。而分部冷凝是一個(gè)放熱過(guò)程。如果把這兩個(gè)過(guò)程結(jié)合起來(lái)在同一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行，就可獲得高純度的氧和氮產(chǎn)品，這就是分凝過(guò)程。從理論上講，使用這種方法，氮?dú)猱a(chǎn)品的純度接近100%。但在實(shí)際過(guò)程中，僅用這種方法生產(chǎn)氮?dú)?，其產(chǎn)品質(zhì)量是不高的，這是因?yàn)?，由于設(shè)備和時(shí)間、速度的影響，導(dǎo)致容器內(nèi)液體空氣與氣體的質(zhì)交換不能無(wú)限充分。
（5）空氣的精餾
①空氣的精餾過(guò)程
為了克服分凝過(guò)程的缺點(diǎn)，提高產(chǎn)品的純度，就必須增加氣液間進(jìn)行質(zhì)量和熱量交換的時(shí)間，這就提出了精餾的方法。所謂精餾就是把液體混合物同時(shí)并多次地部分汽化和部分冷凝的過(guò)程。使低沸點(diǎn)組分(氮)不斷地從液相蒸發(fā)到氣相中去，同時(shí)使高沸點(diǎn)組分(氧)不斷地從氣相冷凝到液相中，最后實(shí)現(xiàn)兩種組分的分離。這一過(guò)程可按如圖1所示的精餾過(guò)程簡(jiǎn)圖來(lái)說(shuō)明。
②精餾塔的作用
圖1所示過(guò)程僅僅說(shuō)明了精餾過(guò)程的基本概念，實(shí)際過(guò)程還要復(fù)雜些。為了使氣、液接觸后能接近平衡狀態(tài)，就必須要增大氣液接觸面積和增長(zhǎng)接觸時(shí)間。為此，精餾過(guò)程一般是通過(guò)專門的設(shè)備即精餾塔來(lái)實(shí)現(xiàn)的。精餾塔為圓柱形簡(jiǎn)體，其中設(shè)置許多層相互平行的塔板。在制氧機(jī)中所用的精餾塔主要是篩板塔。篩板塔的主要作用是使不平衡的蒸氣與液體在板卜進(jìn)行熱質(zhì)交換，并趨向平衡；使趨向平衡的蒸氣繼續(xù)L升，液體繼續(xù)下流，即把趨向平衡的兩相流分開，然后在相鄰的塔板上再進(jìn)行新的接觸。
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