盛尔空分装置助力航天航空事业跑出“新速度”

随着中国航天航空事业的快速发展，对于气体纯度、供应安全性和设备稳定性的要求日益提高。而浙江盛尔气体作为专业的深冷空分装置EPC供应商，就生产制造液氮液氧的高纯氮空分装置，这在航天航空领域的应用也越来越广泛。从燃料惰化到电子保护，从推进系统辅助气体供应到材料冷却，空分所生产的液氮以及液氧正在为这份事业增加强大动力。

什么是高纯氮空分装置？

空分装置，即空气分离装置，是通过物理手段将空气中的主要成分（氮气、氧气、氩气等）分离出来的工业设备。高纯氮空分装置通常采用深冷法空气分离技术，这一方法基于不同气体在不同温度下的液化点差异，通过空气压缩、净化、冷却、分馏等多级流程，最终实现氮、氧的高纯度提取。

1. 空气净化与压缩： 环境空气首先经过严格过滤，去除尘埃、水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，确保后续流程安全稳定。净化后的空气被多级压缩机压缩至高压，提供动力源。
2. 预冷与纯化： 压缩后的高温空气通过冷却系统预冷降温。随后进入纯化器分子筛吸附器，深度脱除残留的水分、二氧化碳及部分碳氢化合物。
3. 精馏： 这是空分装置的核心。净化空气进入由主换热器、膨胀机和精馏塔组成的低温系统。主换热器利用返流的低温产品气体（氮气、氧气）冷却正流的高压空气，实现冷量回收。高压空气经过节流膨胀或透平膨胀机膨胀，温度急剧下降至远低于零下150℃，甚至接近零下200℃，空气被液化。液态空气进入双级精馏塔（下塔和上塔）。利用氮气沸点（-195.8℃）低于氧气沸点（-183℃）的特性，在精馏塔的多层塔板上，气相（富含氮）上升，液相（富含氧）下降，通过反复的部分汽化和部分冷凝，最终在下塔顶部获得高纯氮气（99.999%或更高），在上塔底部获得高纯液氧（99.6%或更高）。液氮则通过从冷凝蒸发器抽取液态产品获得。
4. 储存与输送： 分离得到的高纯气态氮/氧可直接加压充瓶或管道输送。液氮、液氧则被泵入大型低温储罐中保温储存，通过槽车运输至应用现场。

液氮在航天航空中的关键作用

在航天航空领域，液氮广泛用于温度控制、材料处理、推进系统辅助等关键环节：

1. 推进剂储罐惰化：在发射任务中，液氮常用于火箭燃料储罐的惰化处理，防止可燃气体与空气中的氧气混合形成爆炸性混合物，提高燃料存储与输送的安全性；
2. 航天器组件冷却：电子元件、红外传感器和高精度测量系统常需要在低温下运行，液氮可提供-196°C的稳定低温环境，有效控制热膨胀及热噪声，提升系统运行稳定性；
3. 材料冷处理与疲劳测试：航天器部件如复合材料、钛合金等，在液氮环境下可进行低温性能测试或表面强化处理，以验证其在极端环境下的耐用性；
4. 环境模拟试验：在航空航天器出厂前，需在低温真空环境中进行综合性能测试，液氮作为冷源，可模拟外太空的极端工况。

据中国航天科技集团数据显示，每次大型火箭发射任务中，对液氮的需求通常在20吨以上，显示出其在发射保障体系中的核心地位。

液氧在航天航空中的关键作用

液氧常与液氢和煤油等还原剂一同使用，作为重要的氧化剂。例如，早期的弹道导弹如V2和R-7就采用了液氧作为氧化剂。此外，液氧还可用作发泡剂，为发动机提供高比冲。

以SpaceX猎鹰9号火箭为例，单次发射消耗液氧约245吨；其正在测试的星舰系统（超重型助推器+星舰飞船），一次发射预估消耗液氧量将高达惊人的2400吨以上。这背后需要庞大、稳定、可靠的高纯液氧生产能力支撑。

综上所述，高纯氮空分装置作为航空航天任务中不可或缺的重要设备，其通过高效、稳定的深冷空气分离技术，为航天器提供液氮、液氧等高纯气体资源，支撑着从推进系统到环境控制再到结构材料测试等多个关键环节的运行。液氮主要承担冷却与惰化任务，液氧则是高效推进剂的重要组成。随着技术不断演进，空分装置在航天航空领域的作用将更加突出，其应用价值也将随之持续扩大。盛尔气体也愿意全力助力航天航空事业，跑出“新速度“，提供高纯度的、高质量的空分装置设备。