我国空分产业经历了六次技术变革，空分设备从全部进口到逐步实现国产化，空分行业正迎来高速发展的大好时机， 加速加快发展我国大型空分设备、促进流程再次变革是当下的奋斗目标。
1879年，卡尔· 林德博士在德国创建了林德冷冻机械制造 公司，并在1902 年制造出了世界上第一台低温空气分离装置：10m3/h 的制氧机，世界空分发展至今已有100 多年的历史。按 照工艺分，空分产业经历了高压节流到中压带膨胀机再到高 低压带膨胀机最后全低压的流程变化；按照产品分，空分产 业经历了单一氧气到氧氮并存再到氩、氮、氧三国鼎力最后氧、 氮、稀有气体等多种气体全面开花的历程。节能和安全是当 今工业的主旋律，世界空分产业正向着特大型、高纯度、高 产出、自动化、可靠性、低能耗的方向不断发展。
我国空分产业的发展只经历了短短五十多年。解放前，中 国没有自己的空分设备制造业，少数几个氧气厂合在一起也 就89 套进口的10~200m3/h 的空分设备。直到1953 年底，哈尔 滨制氧机厂前身哈尔滨第一机械厂自行研制出了2套30m3/h 的 制氧机，两年后杭氧股份有限公司前身杭州通用机器厂研制 出了30m3/h 的制氧机，我国的空分产业才算由此诞生。改革 开放后，股份制公司和民营制造企业的出现，才使我国的空 分产业形成一个气体分离与设备制造的行业。随后空分行业 飞速发展，在2003 年底时，我国已有9 000 多套空分设备，产 能在1 000m3/h 以上的就有800 多套。目前，我国已经可以制 造10 000~120 000m3/h 的空分设备，空分设备与空分技术都已 达到国际较高水平。目前我国空分行业是国货品牌杭氧、川空、 开空三足鼎立，进口品牌空气产品、法液、林德、普莱克斯 四大金刚齐肩并存，他们都在为我国的空分行业的发展添砖加瓦。
1、我国空分流程技术发展
我国空分行业流程经历了六次重大技术变革。
1.1 第一代空分：
铝带蓄冷器冻结高低压空分流程 流程特点：①运用氮、氧蓄冷器各两只，一正一反走流程；②加工空气压力分高、低压两个等级；③采用一对高压换热 器来冷却高压空气；④冷凝蒸发器分成主冷和辅冷两部分。流程的缺点：①流程复杂；②蓄冷器的自清除不完善；③膨胀机结构效率低；④氧提取率低；⑤能耗高。
1.2 第二代空分：
石头蓄冷器冻结全低压空分流程 流程特点：①应用反动式固定喷嘴透平膨胀机；②石头 蓄冷器，让产品氧气、氮气走管内换热，保证洁净度；③采 用正流空气和返流污氮气交替切换及中间抽气法，使自清除 更为彻底；④采用液氧吸附器A3 和循环液氧泵OP 组成的强 制循环来清除液氧中的碳氢化合物，保证设备安全运行；⑤ 能耗下降。
流程的缺点：①体积庞大笨重，工程费用多；②冷箱内设备及配管复杂；③膨胀机固定喷嘴，膨胀量调节范围小；④主冷凝蒸发器仍为制造难、体积大、管目多的长列管式。
1.3 第三代空分：
切换式换热器冻结全低压空分流程 流程特点：①采用板翅式换热器，提高了空分设备的经 济性能；②温度场分布较稳定，切换损失减少；③环流法使 流程简化；④反动式可调喷嘴的透平膨胀机，使膨胀机效率 平稳；⑤氧气提取率高；⑥小巧的切换碟阀替代了笨重的切 换阀；⑦能耗下降。
流程的缺点：①自清除需要的污氮量较大；②启动程序 复杂。1.4 第四代空分：分子筛净化全低压空分流程
流程特点：①用常温下分子筛吸附剂吸附空气里的水分、 CO2 和碳氢化合物的特性，将换热器的换热和传热传质两种功 能分开，使空分流程简化，冷箱内设备减少，操作维护方便；②纯氮气和氧气产量比大大提高；③空气切换损失减少，精 馏塔受的波动干扰减少，利于氩的提取；④操作简便，利于 实现变负荷操作和提高自动化控制水平。
流程的缺点：空分的能耗比切换式换热器流程要高~4％。
1.5 第五代空分：
常温分子筛净化增压膨胀空分流程 流程特点：①将膨胀机的制动发电机改成了增压机；② 使用绝热结构的分子筛吸附器；③采用全等温冷却的单轴空 气透平压缩机和全可控涡理论设计出的三元流叶轮；d. 实现 计算机集散控制系统对空分流程的控制调节要求。
1.6 第六代空分：
常温分子筛净化填料型上塔全精馏制氩流程
流程特点：①继承了第五代的所有优点，连续运行周期 大于2a ；②采用规整填料型上塔代替筛板型上塔；③由于上 塔操作压力降低、操作弹性大，使空分装置的氧提取率进一 步提高；④采用全精馏（无氢）制氩技术；⑤采用高效空气 预冷系统；⑥分子筛纯化空气系统采用活性氧化铝- 分子筛双 层床结构，延长分子筛寿命；⑦高效增压型透平膨胀机的运用， 使膨胀机效率提高；⑧运用DCS 自动化系统；⑨节能效果显著。
纵观每一次的空分流程的进步，都是由新工艺、新设备 引起，都紧扣安全和节能这两个中心，安全和节能也将是未 来空分设备技术发展的重点。
2、空分设备产业发展概况
近年来，钢铁冶炼、石油化工、煤化工等大型工程项目 陆续上马，都要求低投资、高产出及智能管理，配套的空分 设备日趋大型化。
开封空分集团和杭氧股份有限公司合作开发的宝钢30 000 m3/h 空分设备，首先打破了国产化>=30 000m3/h 空分设备制 造的瓶颈，设备的重要指标均达到国际领先水平，开创了我国 空分设备制造业的先河。另外，开封空分集团、杭氧先后为德 州恒化集团、通钢工厂设计制造了40000m3/h、52000m3/h 的 空分设备，结束了我国长期以来大型空分设备依赖进口的历史。
当前，我国的空分设备采用第六代的先进技术：规整填料、 无氢制氩的流程，同时兼具自动化、大型化、低能耗、长周 期等优点。近年低温法空分有了长足发展，常温法空分变压 吸附（PSA）也不错，液化天然气（LNG）冷能的空分装置也 在应用。2007 年，Air products 美国空气产品公司同中海石油 合资，在福建省的莆田市建立了大型空分厂，依靠LNG 提供 的冷能来生产液氮和液氧。LNG 冷能的运用，使空分设备不 再需要透平膨胀机和氟里昂冷冻机，系统运行压力减小，电 价节约30%。同时非低温气体分离技术（变压吸附、膜气体分 离）在这几年的发展也很迅猛，这项技术可以分离氧气和氮气， 还可以分离CO2、CO、CH4 等气体。高纯气、电子气、特气 的纯化和制备技术也在不断发展，品种和数量与日俱增，满 足了电子、医药、科研等行业的部分需要。
3、我国空分设备产业的发展趋势
我国的经济正在快速发展，石油、化工、冶金等行业也 在不断进步，国内对空分设备的需求持续看涨，大型空分设备产业前景一片光明。未来几年，我国大型空分设备的需求 量还将日益加大，国内市场需求高达数10 亿元。2010 年我国工业气体市场规模达到410.38 亿元，比2005 年的245.75 亿元增长了66.99%， 在全球市场占比提高到 10.62%。2017 年，中国工业气体年产值预计可达到 1 200 亿元， 发展速度每年在 10% 左右。
4、结束语
近年来煤化工已经成为中国乃至世界的经济热点，煤化 工将是特大空分的大市场。特大型、超大型空分设备是未来 的发展方向，同时深冷空分将占据主导地位。加速研发特大 型空分流程，提高特大型空分设备各部件的技术水平，扩大 自动化控制和变负荷跟踪应用范围，是我国空分设备再次变 革的奋斗目标。
