??? 精餾塔是設(shè)有多層塔板(對(duì)篩板塔,填料塔的工作原理相同)的設(shè)備。在塔板上有一定厚度的液體層。精餾塔一般多為雙級(jí)精餾塔,分為上塔和下塔兩部分。
??? 壓縮空氣經(jīng)清除水分、二氧化碳,并在熱交換器中被冷卻及膨脹(對(duì)中壓流程)后送入下塔的下部,作為下塔的上升氣。因?yàn)樗?1%,在0.6MPa下,對(duì)應(yīng)的飽和溫度為100.05K。在冷凝蒸發(fā)器中冷凝的液氮從下塔的頂部下流,作為回流液體。因其含氧為0.01%~1%,在0.6MPa下的飽和溫度約為96.3K。由此可見(jiàn),精餾塔下部的上升蒸氣溫度高,從塔頂下流的液體溫度較低。下塔的上升氣每經(jīng)過(guò)一塊塔板就遇到比它溫度低的液體,氣體本身的溫度就要降低,并不斷有部分蒸氣冷凝成液體。由于氧是難揮發(fā)組分,氮是易揮發(fā)組分,在冷凝過(guò)程中,氧要比氮較多地冷凝下來(lái),于是剩下的蒸氣中含氮濃度就有所提高。就這樣一次、一次地進(jìn)行下去,到塔頂后,蒸氣中的氧絕大部分已被冷凝到液體中去了,其含氮濃度高達(dá)99%以上。這部分氮?dú)獗灰嚼淠舭l(fā)器中,放出熱量后全部冷凝成液氮,其中一部分作為下塔的回流液從上往下流動(dòng)。液體在下流的過(guò)程中,每經(jīng)過(guò)一塊塔板遇到下面上升的溫度較高的蒸氣,吸熱后有一部分液體就要?dú)饣?。在氣化過(guò)程中,由于氮是易揮發(fā)組分,氧是難揮發(fā)組分,因此氮比氧較多地蒸發(fā)出來(lái),剩下的液體中氧濃度就有所提高。這樣一次、一次地進(jìn)行下去,到達(dá)塔底就可得到氧含量為38%~40%的液空。因此,經(jīng)過(guò)下塔的精餾,可將空氣初步分離成含氧38%~40%的富氧液空和含氮99%以上的液氮。
??? 然后將液空經(jīng)節(jié)流降壓后送到上塔中部,作為進(jìn)一步精餾的原料。與下塔精餾的原理相同,液體下流時(shí),經(jīng)多次部分蒸發(fā),氮較多地蒸發(fā)出來(lái),于是下流液體中的含氧濃度不斷提高,到達(dá)上塔底部可得到含氧99.2%~99.6%的液氧。從液空進(jìn)料口至上塔底部塔板上的精餾是提高難揮發(fā)組分的濃度,叫提餾段。這部分液氧在冷凝蒸發(fā)器中吸熱而蒸發(fā)成氣氧,在0.14MPa下它的溫度為93.7K左右。一部分氣氧作為產(chǎn)品引出,大部分作為上塔的上升氣。在上升過(guò)程中,部分蒸氣冷凝,蒸氣中的氮含量不斷增加。由于上塔中部液空入口處的上升氣中還有較多的氧組分,如果將它放掉,氧的損失太大,所以應(yīng)再進(jìn)行精餾。從冷凝蒸發(fā)器中引出部分含氮99%以上的液氮節(jié)流后送至上塔頂部,作為回流液,蒸氣再進(jìn)行多次部分冷凝,同時(shí)回流液多次部分蒸發(fā)。其中氧較多地留在液相里,氮較多地蒸發(fā)到氣相中,到了上塔頂,便可得到含氮99%以上的氮?dú)?。從液氮進(jìn)料口到液空進(jìn)料口是為了進(jìn)一步提高蒸氣中低沸點(diǎn)組分(氮)的濃度,叫精餾段。如果需要純氮產(chǎn)品還需要再次精餾,才能得到含氮99.99%的純氮產(chǎn)品。這就是精餾塔內(nèi)將空氣分離成氧、氮的過(guò)程。
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