1. 天然氣液化裝置中，三級製冷過程跟二級製冷過程的區別在哪裡請詳細描述！
一、液化天然氣(LiquifiedNaturalGas，簡稱LNG)
主要成分是甲烷,被公認是地球上最干凈的能源。無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態天然氣體積的1/600，液化天然氣的重量僅為同體積水的45%左右。其製造過程是先將氣田生產的天然氣凈化處理，經一連串超低溫液化後，利用液化天然氣船運送。燃燒後對空氣污染非常小，而且放出熱量大，所以液化天然氣好。
它是天然氣經壓縮、冷卻，在-160度下液化而成。其主要成分為甲烷，用專用船或油罐車運輸，使用時重新氣化。20世紀70年代以來，世界液化天然氣產量和貿易量迅速增加，2005年LNG國際貿易量達1888.1億立方米，最大出口國是印度尼西亞，出口314.6億立方米；最大進口國是日本763.2億立方米。
二、國內外概況及發展趨勢
1941 年在美國克利夫蘭建成了世界第一套工業規模的 LNG 裝置，液化能力為 8500 m3 /d 。從 60 年代開始， LNG 工業得到了迅猛發展，規模越來越大，基本負荷型液化能力在 2. 5 × 104 m3 /d 。據資料[3]介紹，目前各國投產的 LNG 裝置已達 160 多套， LNG 出口總量已超過 46.1 8 × 106 t/a 。
天然氣的主要成分是甲烷，甲烷的常壓沸點是 -16 1 ℃ ，臨界溫度為 -84 ℃ ，臨界壓力為 4.1MPa 。 LNG 是液化天然氣的簡稱，它是天然氣經過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）後[4]，採用節流、膨脹和外加冷源製冷的工藝使甲烷變成液體而形成的[5]。
2.1 國外研究現狀
國外的液化裝置規模大、工藝復雜、設備多、投資高，基本都採用階式製冷和混合冷劑製冷工藝，目前兩種類型的裝置都在運行，新投產設計的主要是混合冷劑製冷工藝，研究的主要目的在於降低液化能耗。製冷工藝從階式製冷改進到混合冷劑製冷循環，目前有報道又有 C Ⅱ -2 新工藝[6]，該工藝既具有純組分循環的優點，如簡單、無相分離和易於控制，又有混合冷劑製冷循環的優點，如天然氣和製冷劑製冷溫位配合較好、功效高、設備少等優點。
法國 Axens 公司與法國石油研究所 (IFP) 合作，共同開發的一種先進的天然氣液化新工藝—— Liquefin 首次工業化，該工藝為 LNG 市場奠定了基礎。其生產能力較通用的方法高 15%-20% ，生產成本低 25% 。使用 Liquefin 法之後，每單元液化裝置產量可達 600 × 104 t/y 以上。採用 Liquefin 工藝生產 LNG 的費用每噸可降低 25% [7] 。該工藝的主要優點是使用了翅片式換熱器和熱力學優化後的工藝，可建設超大容量的液化裝置。 Axens 已經給美國、歐洲、亞洲等幾個主要地區提出使用該工藝的建議，並正在進行前期設計和可行性研究。 IFP 和 Axens 開發的 Liquefin 工藝的安全、環保、實用及創新特點最近已被世界認可，該工藝獲得了化學工程師學會授予的「工程優秀獎」 [8] 。
美國德克薩斯大學工程實驗站，開發了一種新型天然氣液化的技術—— GTL 技術已申請專利。該技術比目前開發的 GTL 技術更適用於小規模裝置，可加工 30.5 × 104 m3 /d 的天然氣。該實驗站的 GTL 已許可給合成燃料 (Synfuels) 公司。該公司在 A ＆ M 大學校園附近建立了一套 GTL 中試裝置，目前正在進行經濟性模擬分析。新工藝比現有技術簡單的多，不需要合成氣，除了發電之外，也不需要使用氧氣。其經濟性、規模和生產方面都不同於普通的費托 GTL 工藝。第一套工業裝置可能在 2004 年上半年建成[9]。
2.2 國內研究現狀
早在 60 年代，國家科委就制訂了 LNG 發展規劃， 60 年代中期完成了工業性試驗，四川石油管理局威遠化工廠擁有國內最早的天然氣深冷分離及液化的工業生產裝置，除生產 He 外，還生產 LNG 。 1991 年該廠為航天部提供 30tLNG 作為火箭試驗燃料。與國外情況不同的是，國內天然氣液化的研究都是以小型液化工藝為目標，有關這方面的文獻發表較多[10]，以下就國內現有的天然氣液化裝置工藝作簡單介紹。
2.2.1 四川液化天然氣裝置
由中國科學院北京科陽氣體液化技術聯合公司與四川簡陽市科陽低溫設備公司合作研製的 300l/h 天然氣液化裝置，是用 LNG 作為工業和民用氣調峰和以氣代油的示範工程。該裝置於 1992 年建成，為 LNG 汽車研究提供 LNG 。
該裝置充分利用天然氣自身的壓力，採用氣體透平膨脹機製冷使天然氣液化，用於民用天然氣調峰或生產 LNG ，工藝流程合理，採用氣體透平膨脹機，技術較先進。該裝置基本不消耗水、電，屬節能工程，但液化率很低，約 10% 左右，這是與它的設計原則一致的。
2.2.2 吉林油田液化天然氣裝置
由吉林油田、中國石油天然氣總公司和中科院低溫中心聯合開發研製的 500l/h 撬裝式工業試驗裝置於 1996 年 12 月整體試車成功，該裝置採用以氮氣為冷劑的膨脹機循環工藝，整個裝置由 10 個撬塊組成，全部設備國產化 [11]。
該裝置採用氣體軸承透平膨脹機；國產分子篩深度脫除天然氣中的水和 CO2 ，工藝流程簡單，採用撬裝結構，符合小型裝置的特點。採用純氮作為製冷工質，功耗比採用冷劑的膨脹機循環要高。沒有充分利用天然氣自身壓力，將天然氣在中壓下（ 5.0MPa 左右）液化（較高壓力下液化既可提高氮氣的製冷溫度，又可減少製冷負荷），因此該裝置功耗大。
2.2.3 陝北氣田液化天然氣
1999 年 1 月建成投運的 2 × 104 m3 /d 「陝北氣田 LNG 示範工程」是發展我國 LNG 工業的先導工程，也是我國第一座小型 LNG 工業化裝置。該裝置採用天然氣膨脹製冷循環，低溫甲醇洗和分子篩乾燥聯合進行原料氣凈化，氣波製冷機和透平膨脹機聯合進行低溫製冷，燃氣機作為循環壓縮機的動力源，利用燃氣發動機的尾氣作為加熱分子篩再生氣的熱源。該裝置設備全部國產化。裝置的成功投運為我國在邊遠油氣田上利用天然氣生產 LNG 提供了經驗[12]。
2.2.4 中原油田液化天然氣裝置
中原油田曾經建設了我國最大的 LNG 裝置，原料氣規模為 26.6 5 × 104 m3 /d 、液化能力為 1 0 × 104 m3 /d 、儲存能力為 1200 m3 、液化率為 37.5%[13]。目前，在充分吸取國外先進工藝技術的基礎上，結合國內、國外有關設備的情況，主要針對自身氣源特點，又研究出 LNG 工藝技術方案 [14] 。該工藝流程採用常用的分子篩吸附法脫水，液化工藝選用丙烷預冷 + 乙烯預冷 + 節流。
裝置在原料氣量 30× 104 m3 /d 時，收率高達 51.4% ，能耗為 0.13 Kwh/Nm3 。其優點在於各製冷系統相對獨立，可靠性、靈活性好。但是工藝相對較復雜，須兩種製冷介質和循環，設備投資高。由於該廠充分利用了油田氣井天然氣的壓力能，所以液化成本低。
2.2.5 天津大學的小型液化天然氣（ LNG ）裝置
小型 LNG 裝置與大型裝置相比，不僅具有原料優勢、市場優勢而且投資低、可搬遷、靈活性大[15]。 LNG 裝置主要是用胺基溶劑系統對天然氣進行預處理，脫除 CO2 等雜質；分子篩脫水；液化幾個步驟。裝置採用單級混合製冷系統；閉合環路製冷循環用壓縮機壓縮製冷劑。單級混合製冷劑工藝操作簡便、效率高，適用於小型 LNG 裝置。
壓縮機的驅動機可用燃氣輪機或電動馬達。電價低的地區可優先考慮電動馬達（成本低、維修簡單）。在燃料氣價格低的地區，燃氣透平將是更好的選擇方案。經濟評估結果表明，採用燃氣輪機驅動機的液化裝置，投資費要比選用電動馬達高出 200 萬~ 400 萬美元。據對一套 15 × 106ft 3 /d 液化裝置進行的成本估算，調峰用的 LNG 項目儲罐容積為 10 萬 m3 ，而用於車用燃料的 LNG 項目僅需 700m3 儲罐，導致最終調峰用的 LNG 成本為 2.03 ~ 2.11 美元 /1000ft3 ，而車用 LNG 成本僅 0.98 ~ 0.99 美元 /1000 ft3 。
2.2.6 西南石油學院液化新工藝
該工藝日處理 3.0 × 104 m3 天然氣，主要由原料氣 （ CH4 : 95.28% ， CO2 :2.9% ） 脫 CO2 、脫水、丙烷預冷、氣波製冷機製冷和循環壓縮等系統組成。 以 SRK 狀態方程作為基礎模型，開發了天然氣液化工藝軟體。 天然氣壓縮機的動力採用天然氣發動機，小負荷電設備用天然氣發電機組供電，解決了邊遠地區無電或電力緊張的難題。由於邊遠地區無集輸管線可利用，將未能液化的天然氣循環壓縮，以提高整套裝置的天然氣液化率。
裝置採用一乙醇胺法（ MK-4 ）脫除 CO2 。由於處理量小，脫二氧化碳的吸收塔和再生塔應採用高效填料塔 [16] 。由於混合製冷劑，國內沒有成熟的技術和設計、運行管理經驗，儀表控制系統較復雜。同時考慮到原料氣中甲烷含量高，有壓力能可以利用。故採用天然氣直接膨脹製冷作為天然氣液化循環工藝[17]。氣波製冷屬於等熵膨脹過程，氣波製冷機是在熱分離機的基礎上，運用氣體波運動的理論研製的。在結構上吸收了熱分離機的一些優點，同時增加了微波吸收腔這一關鍵裝置，在原理上與熱分離機存在明顯不同，更加有效地利用氣體的壓力，提高了製冷效率。
2.2.7 哈爾濱燃氣工程設計研究院與哈爾濱工業大學
LNG 系統主要包括天然氣預處理、天然氣的低溫液化、天然氣的低溫儲存及天然氣的氣化和輸出等[18]。經過處理的天然氣通過一個多級單混冷凝過程被液化，製冷壓縮機是由天然氣發動機驅動。 LNG 儲罐為一個雙金屬壁的絕熱罐，內罐和外罐分別是由鎳鋼和碳鋼製成 [19] 。
循環氣體壓縮機一般採用天然氣驅動，可節省運行費用而使投資快速收回。壓縮機一般採用非潤滑式特殊設計，以避免天然氣被潤滑油污染[20]。採用裝有電子速度控制系統的透平，而且新型透平的最後幾級葉片用鑽合金製造，改善了機械運轉。安裝於透平壓縮機上的新型離合器是撓性的，它們的可靠性比較高，還可以調整間隙。
2. 低溫甲醇洗工藝
德國林德（LINDE）公司低溫甲醇洗裝置。採用的是「一步法五塔流程」即流程中設置了五個塔。五個塔分別是：
C-401 洗滌塔 作用：利用甲醇在低溫下洗滌脫除工藝氣中的CO2、H2S和COS等，凈[wiki]化工[/wiki]藝氣；
浮閥塔 共有86塊塔板
C-402 CO2解析塔 作用：減壓解吸溶解於甲醇中的CO2並生產無硫CO2產品氣， 回收冷量。
浮閥塔 共有68塊塔板
C-403 H2S濃縮塔 作用：進一步解吸溶解於甲醇中的CO2，回收冷量；同時濃縮溶解在甲醇中的H2S。
浮閥塔 共有87塊塔板
C-404 熱再生 作用：對甲醇進行徹底的熱再生，使其中的H2S以及CO2等 徹底解吸獲得貧甲醇和富H2S酸氣。
浮閥塔 共有30塊塔板
C-405 甲醇/水分離 作用：實現甲醇和水的分離，回收甲醇同時保證循環甲醇中的水含量。
篩板塔 共有51塊塔板
3. 煤制甲醇工藝
煤制甲醇工藝
氣化
a）煤漿制備
由煤運系統送來的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤貯斗，經稱重給料機控制輸送量送入棒磨機，加入一定量的水，物料在棒磨機中進行濕法磨煤。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩定性加入添加劑，為了調整煤漿的PH值，加入鹼液。出棒磨機的煤漿濃度約65%，排入磨煤機出口槽，經出口槽泵加壓後送至氣化工段煤漿槽。煤漿制備首先要將煤焦磨細，再制備成約65%的煤漿。磨煤採用濕法，可防止粉塵飛揚，環境好。用於煤漿氣化的磨機現在有兩種，棒磨機與球磨機；棒磨機與球磨機相比，棒磨機磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。煤漿制備能力需和氣化爐相匹配，本項目擬選用三台棒磨機，單台磨機處理干煤量43～53t/h，可滿足60萬t/a甲醇的需要。
為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動性，需加入添加劑，初步選擇木質磺酸類添加劑。
煤漿氣化需調整漿的PH值在6～8，可用稀氨水或鹼液，稀氨水易揮發出氨，氨氣對人體有害，污染空氣，故本項目擬採用鹼液調整煤漿的PH值，鹼液初步採用42％的濃度。
為了節約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均可作為磨漿水。
b）氣化
在本工段，煤漿與氧進行部分氧化反應製得粗合成氣。
煤漿由煤漿槽經煤漿加壓泵加壓後連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發生如下主要反應：
CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S
CO+H2O—→H2+CO2
反應在6.5MPa（G）、1350～1400℃下進行。
氣化反應在氣化爐反應段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。
離開氣化爐反應段的熱氣體和熔渣進入激冷室水浴，被水淬冷後溫度降低並被水蒸汽飽和後出氣化爐；氣體經文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻後送至變換工段。
氣化爐反應中生成的熔渣進入激冷室水浴後被分離出來，排入鎖斗，定時排入渣池，由扒渣機撈出後裝車外運。
氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。
c）灰水處理
本工段將氣化來的黑水進行渣水分離，處理後的水循環使用。
從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進入各自的高壓閃蒸器，經高壓閃蒸濃縮後的黑水混合，經低壓、兩級真空閃蒸被濃縮後進入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉澱。澄清槽底部的細渣漿經泵抽出送往過濾機給料槽，經由過濾機給料泵加壓後送至真空過濾機脫水，渣餅由汽車拉出廠外。
閃蒸出的高壓氣體經過灰水加熱器回收熱量之後，通過氣液分離器分離掉冷凝液，然後進入變換工段汽提塔。
閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。
洗滌塔給料槽的水經給料泵加壓後與高壓閃蒸器排出的高溫氣體換熱後送碳洗塔循環使用。
2）變換
在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。
本工段的化學反應為變換反應，以下列方程式表示：
CO+H2O—→H2+CO2
由氣化碳洗塔來的粗水煤氣經氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分後，進入氣體過濾器除去雜質，然後分成兩股，一部分（約為54%）進入原料氣預熱器與變換氣換熱至305℃左右進入變換爐，與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進行變換反應，出變換爐的高溫氣體經蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產的中壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽，自身溫度降低後在原料氣預熱器與進變換的粗水煤氣換熱，溫度約335℃進入中壓蒸汽發生器，副產4.0MPa蒸汽，溫度降至270℃之後，進入低壓蒸汽發生器溫度降至180℃，然後進入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40℃進入低溫甲醇洗1#吸收系統。
另一部分未變換的粗水煤氣，進入低壓蒸汽發生器使溫度降至180℃，副產0.7MPa的低壓蒸汽，然後進入脫鹽水加熱器回收熱量，最後在水冷卻器用水冷卻至40℃，送入低溫甲醇洗2#吸收系統。
氣液分離器分離出來的高溫工藝冷凝液送氣化工段碳洗塔。
氣液分離器分離出來的低溫冷凝液經汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3後送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產生的酸性氣體送往火炬。
3）低溫甲醇洗
本工段採用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質和H2O。
a）吸收系統
本裝置擬採用兩套吸收系統，分別處理變換氣和未變換氣，經過甲醇吸收凈化後的變換氣和未變換氣混合，作為甲醇合成的新鮮氣。
由變換來的變換氣進入原料氣一級冷卻器、氨冷器、進入分離器，出分離器的變換氣與循環高壓閃蒸氣混合後，噴入少量甲醇，以防止變換氣中水蒸氣冷卻後結冰，然後進入原料氣二級冷卻器冷卻至－20℃，進入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2後在－49℃出吸收塔，然後經二級原料氣冷卻器，一級原料氣冷卻器復熱後去甲醇合成單元。凈化氣中CO2含量約3.4%，H2S+COS<0.1PPm。
來自甲醇再生塔經冷卻的甲醇－49℃從甲醇吸收塔頂進入，吸收塔上段為CO2吸收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中CO2，CO2的指標由甲醇循環量來控制。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由於溶解熱造成的溫升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分進入高壓閃蒸器；另一部分溶液經氨冷器冷卻後迴流進入H2S吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來的含硫富液進入H2S濃縮塔。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓後送至變換氣二級冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。
未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程。
b）溶液再生系統
未變換氣和變換氣溶液再生系統共用一套裝置。
從高壓閃蒸器上部和底部分別產生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進入H2S濃縮塔，進行閃蒸汽提。甲醇富液採用低壓氮氣汽提。高壓閃蒸器上部的無硫甲醇富液不含H2S從塔上部進入，在塔頂部降壓膨脹。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進入，塔底加入的氮氣將CO2汽提出塔頂，然後經氣提氮氣冷卻器回收冷量後，作為尾氣高點放空。
富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來後進熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進甲醇再生塔頂部。甲醇中殘存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的熱量進行熱再生，混和氣出塔頂經多級冷卻分離，甲醇一級冷凝液迴流，二級冷凝液經換熱進入H2S濃縮塔底部。分離出的酸性氣體去硫回收裝置。
從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來的甲醇水溶液經泵加壓後甲醇水分離器，通過蒸餾分離甲醇和水。甲醇水分離器由再沸器提供。塔頂出來的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來的甲醇含量小於100PPm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統。
c）氨壓縮製冷
從凈化各製冷點蒸發後的-33℃氣氨氣體進入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來後進入離心式製冷壓縮機一段進口壓縮至冷凝溫度對應的冷凝壓力，然後進入氨冷凝器。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體後，靠重力排入液氨貯槽。液氨通過分配器送往各製冷設備。
4）甲醇合成及精餾
a）甲醇合成
經甲醇洗脫硫脫碳凈化後的產生合成氣壓力約為5.6MPa，與甲醇合成循環氣混合，經甲醇合成循環氣壓縮機增壓至6.5MPa，然後進入冷管式反應器（氣冷反應器）冷管預熱到235℃，進入管殼式反應器（水冷反應器）進行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化劑作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應器的反應氣溫度約為240℃，然後進入氣冷反應器殼側繼續進行甲醇合成反應，同時預熱冷管內的工藝氣體，氣冷反應器殼側氣體出口溫度為250℃，再經低壓蒸汽發生器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻後到40℃，進入甲醇分離器，從分離器上部出來的未反應氣體進入循環氣壓縮機壓縮，返回到甲醇合成迴路。
一部分循環氣作為弛放氣排出系統以調節合成循環圈內的惰性氣體含量，合成弛放氣送至膜回收裝置，回收氫氣，產生的富氫氣經壓縮機壓縮後作為甲醇合成原料氣；膜回收尾氣送至甲醇蒸汽加熱爐過熱甲醇合成反應器副產的中壓飽和蒸汽（2.5MPa），將中壓蒸汽過熱到400℃。
粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣後送往甲醇精餾工段。
系統弛放氣及甲醇膨脹槽產生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統。
甲醇合成水冷反應器副產中壓蒸汽經變換過熱後送工廠中壓蒸汽管網。
b）甲醇精餾
從甲醇合成膨脹槽來的粗甲醇進入精餾系統。精餾系統由預精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。預精餾塔塔底出來的富甲醇液經加壓至0.8MPa、80℃，進入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經冷凝後，一部分作為迴流，一部分作為產品甲醇送入貯存系統。由加壓塔底出來的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進一步蒸餾，常壓塔頂出來的迴流液一部分迴流，一部分作為精甲醇經泵送入貯存系統。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水。在常壓塔下部設有側線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產品部分迴流，其餘部分作為產品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。汽提塔下部設有側線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進入沉澱池，分離出雜醇和水，廢水由廢水泵送至廢水處理裝置。
c）中間罐區
甲醇精餾工序臨時停車時，甲醇合成工序生產的粗甲醇，進入粗甲醇貯罐中貯存。甲醇精餾工序恢復生產時，粗甲醇經粗甲醇泵升壓後送往甲醇精餾工序。
甲醇精餾工序生產的精甲醇，進入甲醇計量罐中。經檢驗合格的精甲醇用精甲醇泵升壓送往成品罐區甲醇貯罐中貯存待售。
5）空分裝置
本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、氧氣和氮氣內壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機，採用規整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。
原料空氣自吸入口吸入，經自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質。過濾後的空氣進入離心式空壓機經壓縮機壓縮到約0.57MPa(A)，然後進入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經水冷塔冷卻後的水。空氣自下而上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。
經空冷塔冷卻後的空氣進入切換使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附。分子篩純化器為兩只切換使用，其中一隻工作時，另一隻再生。純化器的切換周期約為4小時，定時自動切換。
凈化後的空氣抽出一小部分，作為儀表空氣和工廠空氣。
其餘空氣分成兩股，一股直接進入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出後進入下塔。另外一股進入空氣增壓機。
經過空氣增壓機的中壓空氣分成兩部分，一部分進入高壓板式換熱器，冷卻後進入低溫膨脹機，膨脹後空氣進入下塔精餾。另一部分中壓空氣經過空氣增壓機二段壓縮為高壓空氣，進入高壓板式換熱器，冷卻後經節流閥節流後進入下塔。
空氣經下塔初步精餾後，獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮氣，其中富氧液空和低純液氮經過冷器過冷後節流進入上塔。經上塔進一步精餾後，在上塔底部獲得液氧，並經液氧泵壓縮後進入高壓板式換熱器，復熱後出冷箱，進入氧氣管網。
在下塔頂部抽取的低壓氮氣，進入高壓板式換熱器，復熱後送至全廠低壓氮氣管網。
從上塔上部引出污氮氣經過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復熱出冷箱後分成兩部分：一部分進入分子篩系統的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其餘污氮氣去水冷塔。
從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結構上分為兩段，第二段氬塔底部的迴流液經液體泵送入第一段頂部作為迴流液，經粗氬塔精餾得到99.6?Ar，2ppmO2的粗氬，送入精氬塔中部，經精氬塔精餾在精氬塔底部得到純度為99.999%Ar的**氬作為產品抽出送入進貯槽。