空分设备是一个大型复杂系统,主要由以下子系统组成:动力系统、净化系统、制冷系统、换热系统、精馏系统、产品输送系统、液体储存系统和控制系统。
动力系统:主要指原料空压机。
空分设备在低温下分离空气,获得氧气、氮气等产品,本质上是通过能量转换来完成的。该装置的能量主要由原空气压缩机输入。因此,空气分离的总能耗大部分是原空气压缩机的能耗。
净化系统:由空气预冷系统(空气冷却系统)和分子筛净化系统(净化系统)组成。压缩的原始空气温度很高。空气预冷系统可通过接触换热降低空气温度,并可洗涤酸性物质等有害杂质。分子筛纯化系统进一步去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷和一氧化二氮,这些物质对空分设备的运行有害。
制冷系统:空分设备采用膨胀制冷,整个空分设备的制冷严格遵循经典制冷循环。而通常所说的空分制冷设备,只是指膨胀机。
换热系统:空分设备的热平衡由制冷系统和换热系统完成。随着技术的发展,目前的换热器主要采用铝板式换热器。
蒸馏系统:空分设备的核心,是实现低温分选的重要设备。一般采用高低压两级蒸馏方式。它包括低压塔,中压塔和冷凝蒸发器。
产品输送系统:空分设备产生的氧气和氮气需要一定的压力来满足后续系统的使用。只要是由各种规格的氧气压缩机和氮气压缩机组成。
液态储存系统:空分设备可以产生某些液态氧、液氮等产品进入液态储存系统,以便在需要时使用。可由不同规格的储槽、低温液泵、蒸发器等组成。
控制系统:大型空分设备均采用计算机集散控制系统,可实现自动控制。