空分设备是以环境空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离氧气、氮气及氩气等气体的设备，广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、炼化一体化、专业气体供应等领域。空分气体是被从空气中分离，变成液体或气体形态，再加以出售的氧、氮、氩、氦、氖、氪、氙等稀有气体、特种气体。这些气体的产量及销售额所占比重较大，行业发展脉络清晰。
空分设备:从无到有 由弱变强
我国气体分离设备制造业是新中国成立后才建立和发展起来的一门新兴工业。据统计，1949年全国仅有的上海、青岛等少数几个沿海城市所使用的空气分离设备都是从国外进口的，全国总制氧能力不到3500Nm3/h。空分设备60多年来的发展主要走过了仿制、引进技术、自主研发、快速发展四个阶段。
第一阶段是20世纪50年代至70年代，我国气体分离设备制造业从仿制起步，自力更生，逐渐建立起空分设备制造体系。1953年，哈尔滨第一机械厂试制成功2套高压流程的30Nm3/h（氧）空分设备，这一事件结束了中国不能制造空分设备的历史。1956年，杭州通用机器厂（杭州杭氧股份有限公司前身）制造成功我国自行设计高压流程（20MPa）的30Nm3/h（氧）空分设备，标志着我国的气体分离设备（空分设备）制造业的正式启航，从此，我国踏上了专业化批量生产空分设备的征程。1961年8月，“全国制氧机制造行业厂际竞赛第一次会议”在杭州召开，这标志着我国气体分离设备行业制造体系已初步形成。该阶段，我国空分设备制造行业先后走过了仿制石头蓄冷器切换流程、铝带式蓄冷器切换式流程、板翅式换热器切换流程等阶段，主要产品等级为1000、3350、6000Nm3/h空分设备。但当时的设备存在着产品产量和纯度难达标、能耗高、可靠性差等各种不足。
第二阶段是20世纪70年代末至80年代，通过引进欧洲大型空分设备设计、制造技术，我国的大中型空分设备设计、制造水平迅速提高，空分流程进步到分子筛吸附的全低压流程。这一时期空分设备等级主要为6000、10000 Nm3/h，其用户以冶金企业居多。1985年，我国自行设计制造的首台增压透平膨胀机组应用于一套1200 Nm3/h（氮）液化设备，为增压透平膨胀机组在空分设备中的广泛应用积累了初步经验。
第三阶段为20世纪90年代，我国空分设备制造业在引进、消化、吸收国外技术的基础上，自主研发了新一代的大膨胀比增压透平膨胀机、常温分子筛净化、规整填料精馏塔技术、全精馏（无氢）制氩流程空分设备，国内企业突破了流程组织、流程计算、精馏计算等空分设备设计技术的难关，掌握了空分设备设计制造的全部技术要领，拥有了自主知识产权，使国产空分设备的产量、纯度、氧提取率、单位氧能耗等技术参数指标均达到世界一流水平，国产空分产品最大规格从1万Nm3/h上升到了1.5万Nm3/h。这一时期，林德等国际大牌企业看好中国的大型空分设备市场，向市场推出2万、3万、6万Nm3/h的大型空分设备。
第四阶段为2000年以后，我国空分设备行业快速发展，一大批民族空分设备制造企业紧跟世界空分技术发展的步伐，通过自主创新、自主研发，开发了适用于冶金、石化、新型煤化工需要的不同内压缩流程的大型空分设备，设备最大规格从2万Nm3/h迅速提高到了8万～12万Nm3/h等级，满足了国民经济发展的需求。例如，2017年8月，神华宁煤6套10万Nm3/h空分全部完成100%负荷运行测试，并于今年4月份通过了中国机械工业联合会等机构组织的专家鉴定，这是我国重大装备国产化的又一历史性突破。空分行业在经历了数十年的大发展后，已发展到了赶超世界领先企业的阶段。梅塞尔、AP、普莱克斯、林德、法液空等外资企业在中国境内投资工业气体项目时，也大量选用了杭氧、川空、福斯达、苏氧等企业的国产空分设备，充分证明了国产空分的技术性能指标接近甚至达到了国外水平。
气体产业：成绩显著 差距减小
改革开放以来，我国气体行业从无到有发展起来。一些原来附属于大钢铁公司、大石化企业的氧气分厂（站）逐步进行体制改革，或与外国气体公司合资，或独立建制，或民营化，或股份制，或增设独立的销售公司。改制后的气体企业纷纷走向市场，其中有一部分形成了较大的气体公司，例如宝钢气体、广钢气体、武钢气体等。除了杭氧等龙头企业，近十几年来纯民营企业也崛起了一批以盈德气体为代表的后起之秀，成为气体行业的一支重要力量。另外，由于液体生产的发展，全国各地又增加了一大批气体分装站，规模虽然相对较小，但数量众多，也是气体行业一支不可小觑的力量。
此外，全球气体行业巨头对我国气体产业的发展也产生了重要的影响。国外企业坚持技术发展和产品研发，实现了在化工和空分行业的多元化发展，其业务涉及全科目工业气体（制氧、制氮、制氩、氢气燃料、液体经营多个领域），主要经营方向已从低级的设备出售转向与用户共同合资、共享利润阶段。他们积极经营开发全球市场，尤其是中国市场。自20世纪90年代起，六大气体公司（法液空、林德、APCI、普莱克斯、梅塞尔、日酸）陆续进军中国，抢占气体市场，目前已在中国建立合资、独资气体企业一百多家。这些国际巨头不断强强联合、兼并重组，共同合资办厂。外国气体公司的进入虽然在一定程度上冲击了国内气体市场，但同时带来了大量投资、新技术、管理理念，加深了国人对气体工业的认识，也促进了中国气体工业发展。
当前，我国气体工业无论在设备制造和气体生产方面都取得了骄人的成绩，具备了一定的与国际巨头同台竞争、平等合作的实力，特别在亚洲及发展中国家有了一定的影响力，与国际同行的差距也越来越小。同时，高纯气体、特种气体、电子气体的纯化和制备技术也不断发展，数量和品种日渐增多，满足了科研、电子等工业的部分需要，并具备了一定的迈出国门、走向世界的能力。
把握发展方向 补齐产业短板
尽管几十年来我国空分设备和气体产业的发展取得了辉煌的成就，但与国际先进水平相比，仍存在某些方面的不足。笔者认为，今后我国该产业的发展应当从以下几方面着力：
一是在关键设备方面亟待改进。空分配套的大型压缩机组及增压机占空分设备投资额的比重较大，机组效率直接影响成套空分的效率与能耗。国产机组跟进口机组尚存在一定差距，市场认可度也较低。我国在大型压缩机组、透平膨胀机、低温液体泵等设备方面亟待不断进取，努力提高运转效率，适应各类流程，缩小差距。
二是产业链有待完善。目前，国内空分制造企业研制的各种板翅式换热器、高效低阻力精馏塔、全浸式低液位节能型主冷凝蒸发器、高性能多系列膨胀机组、液体透平膨胀机、大口径切换阀门（三杆阀）、高压液空节流阀、高压液氧回流阀、高压氧特种合金阀、高压低温液体泵、大容积低温液体贮槽及汽化器等已成功应用在大型、特大型空分设备中。但针对空分设备所需的特别低温环境下和氧介质环境下的特殊配套，国内尚未形成系统的产业链，特别是在大型、特大型空分设备的开发上还欠缺一些环节，总体设计、结构设计、管道布置等方面存在既浪费材料又不美观的通病。因此，我国应在空分设备成套和配套部机方面继续完善产业链。
三是向设备大型化、集群化方向挺进。当前，空分设备大型化、特大型化、机组集群化已成为一种趋势。特大型化的空分设备可以直接减少大型化工项目的空分设备台数，进而减少设备投资、用地和运行维护的工作量。空分设备机组集群化有利于设备的统一管理，但同时对现场布置优化提出了更高的要求。我国在空分设备特大型化、机组集群化、现场布置优化等方面有所不足，应不断总结积累经验，努力缩小与发达国家的差距。
四是实现空分流程的多样化。空分流程的多样化也是大型空分设备发展的主要趋势之一，尤其是煤化工和炼化一体化领域配套的空分设备，用户对空分产品的纯度、压力、时长等规格要求越来越具有针对性，这将促使空分设备厂商以工艺包模式对各类流程实现整体开发。此外，开发IGCC、富氧燃烧、LNG冷能利用等新应用领域的流程，大型空分稀有气体全提取流程，多塔或混合塔制取低纯度氧的流程，超高纯氧、氮提取流程等满足市场需求的空分流程，也是空分流程多样化的发展趋势特征，国内企业应对这一趋势多加注意。
五是加大创新力度。目前国内空分设备制造企业习惯了高速发展的状态，在技术上的投资较小，在科技创新方面畏首畏尾，延缓甚至阻碍了空分制造业的优化升级。为提高行业竞争力，相关企业必须加大投入，加强产、学、研协同创新和企业联合创新，政府也应在财税和科技资源共享平台建设上给予支持。
现阶段我国大型、特大型空分设备国产化制造水平已迈入了制造强国的行列，今后几年应结合自身的技术优势、特点，坚持以技术创新、应用创新来推动空分行业节能技术开发，努力使大型、特大型空分设备成套设计制造及关键配套机组达到世界先进水平。