為了實(shí)現(xiàn)上、下塔的精餾過(guò)程,必須使下塔頂部的氣氮冷凝為液氮,使上塔底部的液氧蒸發(fā)為氣氧。這個(gè)過(guò)程是通過(guò)冷凝蒸發(fā)器,用下塔的氣氮來(lái)加熱上塔的液氧,使其蒸發(fā)成氣氧,而氣氮本身因放出熱量而冷凝成液氮來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為此,要求冷凝蒸發(fā)器的冷凝側(cè)(即氮側(cè))的溫度高于蒸發(fā)側(cè)(即氧側(cè)的溫度),并保持一定的溫差(一般在1.0~2.5℃)。
在同樣壓力下,氧的沸點(diǎn)比氮高,無(wú)法達(dá)到上述目的。但是,氣體的液化溫度和液體的氣化溫度與壓力有關(guān),而且隨壓力的增加而升高。例如在0.14MPa下,液氧的蒸發(fā)溫度是93.2K,氣氮的冷凝溫度是80K;而在0.58MPa下,氣氮的冷凝溫度是95.6K。為實(shí)現(xiàn)用氣氮來(lái)加熱液氧的目的,就必須把氮側(cè)的壓力提高,使氮的冷凝溫度高于氧的蒸發(fā)溫度,并保證一定的傳熱溫差才行。因?yàn)槔淠舭l(fā)器的氧側(cè)與上塔底部相連。它與上塔底部具有相同的壓力;其氮側(cè)與下塔頂部相連,它與下塔頂部具有相同的壓力。
所以,下塔壓力比上塔高就是要保證主冷的正常工作,以實(shí)現(xiàn)上、下塔的精餾過(guò)程。