空分装置朝着巨型化的方向发展,使得空分装置的设计产量与氧气需求量之间的矛盾逐渐加大,在钢铁企业中表现更加突出。针对钢铁企业配套的大型内压缩空分装置,对内压缩流程的物性计算模型,换热系统,精馏系统及自动变负荷进行了研究。氧–氮–氩三元物系的物性计算是空分流程设计的基础。针对HYSYS中适用于空分流程计算的状态方程:HYSYS PR、PRSV、PR-Twu,分别校核了氧–氮–氩三元物系的饱和蒸汽压,汽液相平衡数据以及焓差。结果表明PRSV/LK方程更适用于空分主流程和塔流程的物性计算。并按下塔压力、上塔及氩塔压力分段回归出PRSV/LK方程的两组二元交互作用系数。修正后的PRSV/LK方程在上塔及氩塔压力下O₂-Ar系统的计算精度提高了约63%,可用于常规空分流程计算。针对35000m³/h内压缩空分装置的性能参数,以带中抽的空气循环、膨胀空气进下塔的氧气内压缩流程作为研究对象,用HYSYS对其进行稳态模拟。在此基础上对内压缩流程换热系统的热力特性进行分析和优化,使增压机轴功率降低了约4.3%。同时作为自动变负荷的理论基础,分析了内压缩流程的精馏特性。总结出内压缩空分装置减负荷生产的综合调优策略,解决了氧气放散问题,使空分装置的单位制氧能耗降低了约5%。通过对35000m³/h内压缩空分装置在75%～105%负荷范围内的7个工况的稳态模拟,建立了14个控制点流量参数的线性数学模型。得到的控制点数学模型对于内压缩空分装置的自动变负荷控制系统有一定指导意义。