低温空气分离技术仍然是生产吨位氧气、氮气和氩气的主要方法，尤其是在纯度和体积至关重要的情况下。到2025年底，几乎所有日处理量超过1000吨的新建工厂都将采用低温蒸馏——在规模化生产中，没有任何其他技术能与之媲美。该工艺本身已经成熟：压缩空气、净化空气、将其冷却至-190°C，然后进行蒸馏。然而，真正的突破在于细节——压缩机的多变效率高达92%，填料可将塔高降低15%，控制系统可在不知不觉中再节省5-8%的能源消耗。
低温空气分离技术中的蒸馏塔和填料进展
结构填料在短短几年内就从第五代发展到了第七代。苏尔寿和科赫-格利奇公司最新推出的高容量填料，比表面积超过 800 m²/m³，同时液泛系数低于 2.2 kPa/m。这意味着：今年在中国投产的一座日处理量 4000 吨的工厂，其上塔仅采用 42 级理论填料，却无需单独的氩气塔，即可实现 99.8% 的氧气回收率和 97.5% 的氩气回收率。液体分配器也终于解决了分配不均的难题。采用多滴点和自清洁功能的新型分配器，即使在 30% 的负荷降低下，也能保持均匀润湿——这对于必须遵循可再生能源发电曲线的工厂至关重要。
低温空气分离技术在能效方面取得突破：LEC-ASU时代开启
在现代低温空气分离技术中，低能耗、低成本空分装置（LEC-ASU）概念于2025年10月首次详细发布，现在正从模拟走向实物制造。通过将蒸汽压缩式热泵与冷储罐相结合，这些装置将超过 65% 的压缩功转移到低谷时段，并回收原本会浪费到大气中的冷量。本季度公布的试点结果显示，纯度为 99.6% 的气态氧的单位能耗为 188–208 kWh/t O₂，这一数值甚至比最好的传统装置还要低 25% 以上。以下是 2025 年 11 月该行业的实际发展情况：
| 工厂配置 | 比功率（kWh/t O₂ GOX 99.6%） | 氩气回收率（%） | 拒绝率（%） | 调试年份示例 |
|---|---|---|---|---|
| 经典双栏（2020 年前） | 335–365 | 88–92 | 70–100 | 传统舰队 |
| 先进封装 + VFD（2021–2024） | 255–285 | 93–96 | 45–105 | 大多数新的亚洲植物 |
| 热泵辅助（2024–2025） | 215–245 | 95–97 | 35–110 | 欧洲和中东 |
| LEC-ASU 具备完整的冷藏能力（2025 台试飞设备） | 188–208 | >97 | 30–115 | 中国和德国飞行员 |
这些并非理论上的最低标准——这些是今年向业主汇报的运营工厂。
低温空气分离技术中的可再生能源集成
目前全球已有超过20座采用低温空气分离技术的大型工厂以真正的灵活模式运行。这些工厂可在15分钟内将负荷提升30%至115%，吸收多余的风能或太阳能，并将液体储存起来作为产品和能量载体。冷储罐（通常为5000至15000立方米的液氧或液氮）充当热电池。当电网电力价格低廉时，工厂会将多余的空气液化。当电力价格昂贵时，储存的液体会被泵回冷罐，以在不启动主压缩机的情况下维持气体供应。混合式空分装置-液化储能系统的往返效率在商业运行中已超过64%，这使得低温空气分离技术成为为数不多的可通过气体销售实现盈利的长时储能技术之一。
氢能经济：人人都渴望的融合
2025年所有超过250兆瓦的绿色氢能项目都包含一套专用的低温空分装置（ASU）。原因很简单：从40巴压力的空分装置中制取的氧气成本不到从1.5巴压力下压缩电解槽副产物成本的一半——而且还能额外获得用于氢气液化的宝贵冷回收。蓝色氢能和直接还原铁（DRI）炼钢厂更进一步。新型设计采用低温蒸馏直接从变换合成气中分离二氧化碳，二氧化碳捕集率高达97-98%，单位捕集二氧化碳的能耗低于85千瓦时/吨——考虑到蒸汽和冷却负荷，这些数据优于胺法系统。
材料和设备：渐进但至关重要的进步
在所有3兆瓦以上的新型膨胀机上，主动磁轴承现已成为标配。平均故障间隔时间（MTBF）超过15万小时，并且彻底取消了油系统——氧气供应中不再存在碳氢化合物污染的风险。高强度铝合金已取代了日处理量高达2000吨电厂冷箱管道中30%至40%的不锈钢，从而减轻了结构重量，并将安装时间缩短了数月。今年投入使用的大型冷箱采用珍珠岩真空超绝缘材料和多层辐射屏蔽层，通常可将热泄漏率控制在0.28瓦/平方米以下。
数字化带来真金白银
混合物理-机器学习控制系统现已成为林德和液化空气集团新建工厂的标配。这些控制器会在前六个月学习工厂的特定运行规律，然后持续调整塔压、回流比和压缩机导叶。德国一家运营商报告称，在机器学习辅助运行的第一年，能耗降低了6.2%，对于一座日处理量3500吨的工厂而言，每年可节省约480万欧元。数字孪生技术已从市场推广阶段走向日常应用。现在，运营商会在每个班次运行“假设情景”模拟，以应对需求变化、环境条件或维护计划。
2025 年末的市场现实
今年全球新增低温空气分离产能约为18万吨/日氧气当量，相当于约50座大型工厂或同等规模的模块化装置。亚洲凭借冶金行业的需求继续占据主导地位，但令人惊喜的增长区域是中东，该地区的氢气和直接还原铁（DRI）项目推动了多个日产5000吨以上氧气项目的签订。目前，日产500至1000吨的模块化工厂的交付成本已低于7000万美元，与2018年相比实际下降了40%。
2030 年展望
如今正在设计的工厂将以低于185千瓦时/吨氧气的能耗运行，并通过完全使用可再生能源和二氧化碳液化进行永久封存，实现碳负排放。低温空气分离技术并未面临颠覆性变革——它正成为净零排放工业经济的核心使能技术。物理原理已成定局。剩下的工作在于执行：更高效的压缩机、更智能的填料、与电解槽和碳捕获技术的更紧密集成。如今致力于这些细节的工程师们，将在2030年前实现效率提升25%至35%。他们建造的工厂在2070年仍将盈利运行，为脱碳世界提供不可或缺的氧气和氮气。
