空分即空气分离，是利用空气中各组分物理性质（如沸点、吸附性等）的差异，将空气分离成氧气、氮气、氩气等各种气体的过程。以下是一些空分的基础知识：

1. 空气的组成

空气是一种混合气体，其主要成分及体积分数大致为：氮气（N₂）约 78%，氧气（O₂）约 21%，氩气（Ar）约 0.934%，还有二氧化碳（CO₂）、氖气（Ne）、氦气（He）、氪气（Kr）、氙气（Xe）等微量气体。

2. 空分的主要方法

低温精馏法：这是目前工业上应用最广泛的空分方法。基于空气中各组分沸点不同，先将空气冷却至低温液化，然后在精馏塔中利用不同物质蒸发和冷凝温度的差异进行多次部分蒸发和部分冷凝，从而实现各组分的分离。例如，液氮的沸点为 -196℃，液氧的沸点为 -183℃，通过控制精馏塔内的温度和压力，使氮气优先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要就是液氧。

变压吸附法（PSA）：利用吸附剂对不同气体在不同压力下吸附性能的差异来分离空气。常用的吸附剂有沸石分子筛等。在较高压力下，吸附剂选择性地吸附空气中的某些组分（如氮气），使氧气得以富集；当压力降低时，被吸附的气体解吸排出，吸附剂再生，从而实现连续的空气分离过程。该方法设备简单、投资较小、启动快，但产品纯度相对较低，一般适用于中小规模且对气体纯度要求不是极高的场合。

膜分离法：基于不同气体在高分子膜中溶解和扩散速率的差异来实现空气分离。例如，氧气在某些膜材料中的溶解扩散速度比氮气快，当空气在一定压力下通过膜组件时，透过膜的气体中氧气含量会提高，从而实现氧氮分离。膜分离法具有装置紧凑、操作简便等优点，但目前分离效率有限，主要用于一些对气体流量和纯度要求不苛刻的应用场景。

3. 空分设备的主要组成部分（以低温精馏空分设备为例）

空气预处理系统：去除空气中的灰尘、水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，防止这些杂质在低温系统中冻结，堵塞管道和设备，影响空分装置的正常运行。通常包括过滤器、压缩机、冷却器、干燥器等设备。

空气液化系统：通过一系列的制冷循环，将经过预处理的空气逐步冷却至液化状态。常见的制冷方式有节流膨胀制冷、透平膨胀机制冷等。

精馏塔系统：是整个空分设备的核心部分，由上塔、下塔以及相关的换热器等组成。下塔将空气初步分离成富氧液空和纯氮；富氧液空经过节流后进入上塔进一步精馏，最终在上塔底部得到高纯度的液氧，在上塔顶部得到高纯度的氮气。同时，在精馏塔的适当位置还可以抽取氩馏分，经过后续的处理得到氩气产品。

产品储存和输送系统：将分离得到的氧气、氮气、氩气等产品进行储存（如采用低温液体储罐储存液氧、液氮、液氩），并通过管道或槽车等方式输送给用户。

4. 空分产品的应用

氧气：在冶金行业用于炼钢过程中提高钢的质量和产量；在化工领域是许多氧化反应的原料；在医疗方面供病人呼吸；在航空航天、潜水等领域也不可或缺。

氮气：在食品行业用于食品保鲜；在电子工业中作为保护气，防止电子产品氧化；在化工生产中用于置换、吹扫等操作；在轮胎充气中可提高轮胎的使用寿命。

氩气：主要用作焊接保护气，防止焊接部位被氧化，提高焊接质量；在照明行业用于填充灯泡，延长灯丝寿命；在半导体制造等领域也有广泛应用。