深冷空分設備

深冷空分簡介

深冷空分技術（Cryogenic Air Separation） 係現時最成熟同穩定嘅工業氣體生產方法，廣泛應用於化工、能源、冶金、電子、新材料同醫藥等領域。喺香港同國際市場，深冷空分設備能穩定提供高純度嘅氮氣、氧氣同稀有氣體，為唔同行業嘅精密製程提供可靠氣源。PSA 變壓吸附制氮裝置係採用碳分子篩做吸附劑，利用變壓吸附原理嚟生產氮氣嘅設備。喺一定壓力之下，利用空氣中氧、氮喺碳分子篩表面嘅吸附量差異 —— 即係碳分子篩對氧嘅擴散吸附遠大過氮。通過可編程控制氣動閥嘅開關，實現 A、B 兩塔交替循環，令制氮裝置完成加壓吸附、減壓脫附嘅過程，最終分離出氧氮，獲得所需純度嘅氮氣。

深冷空分工藝流程

原料空氣首先經空氣壓縮機壓縮至 0.7～0.85 MPa，再進入預冷系統降溫至 5～10 °C，以去除絕大部分水份。
隨後，空氣流入深冷純化器（分子篩吸附系統），進一步吸附並過濾掉殘餘嘅水份、二氧化碳及碳氫化合物，確保進塔氣體潔淨無雜質。
經過純化後嘅空氣進入膨脹機膨脹制冷，產生所需低溫冷量，為後續液化與分離提供條件。
喺主換熱器中，壓縮空氣與返流嘅氮氣、氧氣及污氮氣進行熱交換——一方面將空氣冷卻至接近液化溫度，另一方面將返流氣體加熱至接近環境溫度。
氮氣經過冷器進一步過冷，液空及液氮喺節流前完成熱平衡。隨後，空氣進入高低壓精餾塔系統進行分離：
上塔頂部提取高純氮氣產品；
上塔底部獲取高純氧氣產品。
整個深冷空分流程結構緊湊、能效高，能穩定提供高純度氮氣及氧氣，廣泛應用於化工、電子、新能源、鋼鐵、醫藥等行業。

動力系統

深冷空分裝置入面嘅動力系統主要由原料空氣壓縮機構成。空分設備通過低溫分離工藝獲取氧氣、氮氣等氣體，本質上係能量轉換嘅過程。整套裝置嘅能量主要由壓縮機輸入，而空氣分離所需嘅總能耗中，大部分都係由原料空氣壓縮機消耗。因此，壓縮機嘅效能直接決定住空分系統嘅能效水平。

淨化系統

淨化系統由空氣預冷系統（空冷系統）及分子篩純化系統組成。經壓縮後嘅空氣先經預冷器以接觸式換熱降溫，並去除酸性雜質；之後再通過分子篩吸附，除去水份、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷、重烴及氧化亞氮等有害物質，確保進入冷箱前嘅空氣潔淨乾燥，保障設備低溫運行安全。

製冷系統

深冷空分設備係依靠膨脹制冷運行，整個系統嚴格遵循經典制冷循環原理。當提到空分裝置嘅制冷系統，主要係指膨脹機，其通過高壓空氣絕熱膨脹產生冷量，為冷箱提供低溫環境，令空氣液化並完成氣體分離，係整套空分系統嘅核心制冷單元。

熱交換系統

深冷空分設備嘅熱平衡由制冷系統同熱交換系統共同完成。熱交換器負責冷量回收與溫度調節，確保氣流達到穩定熱平衡。現代空分裝置多採用鋁製板翅式換熱器，具備導熱快、效率高、結構緊湊等優點，令整套系統運行更穩定、更節能。

精餾系統

深冷空分設備嘅核心，實現低溫分離嘅重要設備。通常採用高，低壓兩級精餾方式。主要由低壓塔、中壓塔同冷凝蒸發器組成。

深冷空分正流膨脹製氮

一般適用於用戶對氮氣產品壓力要求較低嘅場合（例如低於 0.2 MPa）。
原料空氣經除塵、壓縮、預冷及淨化後，會被分成兩股：
第一股空氣進入主換熱器，與返流嘅污氮氣進行熱交換，被冷卻至一定溫度後從主換熱器中段抽出進行膨脹。膨脹後嘅低溫空氣進入氮塔底部參與精餾；
第二股空氣則喺主換熱器中被冷卻至飽和溫度後，直接經節流閥進入氮塔，與前者一同完成氣液分離。
喺氮塔頂部可獲得產品氮氣，
而氮塔底部嘅富氧液空經節流後進入冷凝蒸發器蒸發側，用於冷凝塔頂氣氮。
冷凝蒸發器頂部抽出嘅富氧氣體再返回主換熱器冷端，與正流空氣進行熱交換並復熱至常溫後排出冷箱。
其中一部分氣體可用於分子篩吸附器再生，其餘則直接放空。
最終，從氮塔頂部取得嘅氮氣經主換熱器復熱至常溫後排出冷箱，供應至用戶端使用。

反流膨脹制氮

一般適用於用戶對氮氣產品壓力有一定要求嘅場合（如高於 0.2 MPa）。
原料空氣經除塵、壓縮、預冷及淨化後進入主換熱器，
喺主換熱器中同返流嘅污氮氣進行熱交換，被冷卻至飽和溫度並帶有少量水份後，
進入氮塔底部參與精餾分離。
喺氮塔頂部可獲得產品液氮及氣氮；
而氮塔底部嘅富氧液空經節流後進入冷凝蒸發器蒸發側，
用作冷凝塔頂嘅氣氮，完成氣液換熱。
從冷凝蒸發器頂部抽出嘅富氧氣體大部分返回主換熱器冷端，
經復熱至一定溫度後從中部抽出，進入透平膨脹機進行膨脹，
為整套純氮系統提供所需冷量。
膨脹後嘅富氧空氣同另一股節流後嘅富氧氣體混合，
再次進入主換熱器冷端同正流空氣進行熱交換，
最終復熱至常溫後排出冷箱。
其中一部分用於分子篩吸附器再生，其餘則放空。
從氮塔頂部引出嘅氮氣經主換熱器復熱至常溫後出冷箱，供應予用戶使用。