空氣主要由78.03%的氮氣和20.93%的氧氣及其他氣體組成??諝夥蛛x是首先將空氣冷卻到一定的低溫并將其液化為液態(tài)空氣。重復使用氧和氮沸點不同的兩種液體(在大氣壓下,氧的沸點為-183.98°C,而氮的沸點為-195.8°C),并在配有篩板的空氣分餾塔內(nèi)進行分離??諝夥蛛x塔也稱為精餾塔??諝饩s塔通常可分為單級精餾塔和雙級精餾塔,而單級精餾塔只能生產(chǎn)一種純產(chǎn)物。常用的空氣分離裝置使用兩級精餾塔來生產(chǎn)高純度的氮氣和氧氣。
所謂的精餾是同時多次使用部分蒸發(fā)和部分冷凝的過程。經(jīng)過壓縮和冷卻的液態(tài)空氣進入精餾塔后,塔中的氣化空氣從下到上穿過每個塔板,并與塔板上的液體接觸,因此氣體中的氧氣逐漸冷凝成液體。液體蒸發(fā)成氣體。每次通過塔板時,氣體中的氮濃度都會增加一次。這樣,它會穿過多個塔板(只要有足夠的塔板數(shù)量),它將位于塔架的上部。獲得純度為99.99%或更高的高純度氮氣,并在塔的底部獲得具有更高氧氣純度(30-38%)的液體,這被稱為富氧空氣。富氧空氣通過精餾塔,在上塔的底部,可獲得純度為99.2-99.8%的氧氣。