KDON-20000/24000型空分装置为HT-L粉煤加压气化装置的上游装置，本装置由1套带前置空气纯化器（采用分子筛和活性氧化铝）的空气分离设备构成，整套设备包括：空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等。该套空分设备由开封空分设备厂设计制造，采用了先进的全低压分子筛吸附、增压透平膨胀机、液氧内压缩流程，规整填料式精馏塔等行业先进的流程和设备。空压机、增压机由汽轮机拖动，采用一拖二的形式。
空气首先进入自洁式空气吸入过滤器，在空气吸入过滤器中除去灰尘和其他颗粒杂质，然后进入主空压机，经过多级压缩后进入空冷塔，压缩机级间的热量被中间冷却器中的冷却水带走。
空气在进入分子筛吸附器前在空冷塔中冷却，以尽可能降低空气温度，减少空气中水含量，从而降低分子筛吸附器的工作负荷，并对空气进行洗涤。进入空冷塔上部的冷却水，在水冷塔中利用干燥的出分馏塔污氮气进行冷却，然后进入空冷塔上部。
分子筛纯化系统由2台分子筛吸附器和1台双管板蒸汽加热器组成，分子筛吸附器吸附空气中的水分、二氧化碳和一些碳氢化合物，2台分子筛吸附器1台工作，另1台再生。再生气的加热由蒸汽在蒸汽加热器中完成。
出吸附器的空气分为三部分：一部分直接进入主换热器冷却后进入下塔；一部分通过空气增压机进一步压缩，经增压机后冷却器冷却后送入冷箱经高压主换热器冷却变为液体后节流进入下塔。另一部分经过膨胀机增压端的压缩及后冷却器的冷却，再进入主换热器被冷却，经膨胀机膨胀后进入上塔。下塔中的上升气体通过与回流液体接触含氮量增加。所需的回流液氮来自下塔顶部的冷凝蒸发器，在这里氧得到蒸发，而氮得到冷凝。
根据考察情况和各种技术方案的比较，本项目空分装置有3种流程组织可以选择：增压机中抽空气增压膨胀空气进下塔；分子筛后增压膨胀空气进上塔；分子筛后增压膨胀空气进上塔挂小氩塔。
通过考察比较认为，我公司采用这种膨胀空气进上塔工艺。空分装置精馏系统采用膨胀空气进上塔有以下优点：
1.能耗低、运营费用低；
2.增压机没有大气量的中抽，安全可靠，操作简单，价格低廉；
3.膨胀机为常规低压透平膨胀机，更成熟，国产即可；
4.整机操作可靠，维护工作量少；
5.厂房及占地小，备品备件少。
从2008年9月空分装置运行正常至今，通过1年多的实际运行情况来看，本套空分装置采用膨胀空气进上塔工艺是相当成功的。根据统计数字显示：
1．膨胀机采用全国产化设备，成本低，比进口设备价格低300万元左右；
2．采取膨胀空气进上塔挂小氩塔工艺，按年生产时间330 d计算，每年可节约用电382.54万kW·h，工业用电按0.5元/kW·h，年节约资金191.268万元。
本套空分装置采用膨胀空气进上塔工艺的成功运行，打破了进口膨胀机长期垄断国内大空分的优势。并且膨胀机全部采用国产化运行在国内也不多见，该技术的应用为节能降耗开辟了新的蹊径。随着操作人员技术水平的提高，该项目的节能效应将更加显著。