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下塔的壓力、溫度、純度之間的關系

下塔的壓力、溫度、純度之間的關系
2011.11.15
作者: 迪爾空分

??? 進入下塔的原料空氣經(jīng)精餾后在頂部獲得純度較高的氮氣。氮氣進入主冷向液氧放出熱,較后冷凝成液氮。如果液氧溫度一定,主冷的傳熱面積一定,氣氮的冷凝量越多,則需要放出的熱量也越多(主冷熱負荷越大),這要求主冷的溫差也越大,即氣氮的溫度要越高。

??? 塔內(nèi)的氣體是飽和蒸氣,它的溫度與壓力、純度之間存在有固定的關系:


??? 1)當壓力一定時,氣體的含氮量越高,則液化溫度越低。例如,在0.55MPa、氣體含氮為****時,相應的液化溫度為-177.8℃;含氮為96%時,液化溫度為-176.9℃。

??? 2)當下塔頂部溫度不變時(相當于上塔壓力、液氧純度和液氧液面沒有改變,氣氮的冷凝量沒有改變時),含氮量越高,相應的液化壓力也越高。例如,當下塔頂部溫度為-177.1℃,氣體含氮為99.99%時,相應的液化壓力為0.58MPa;含氮為98%時,則壓力為0.57MPa;含氮為94%時,則壓力為0.55MPa。

??? 在大型空分設備中,同時制取純氧、純氮的設備比單獨生產(chǎn)純氧的設備,生產(chǎn)每立方米氧氣的成本要高,其中主要原因就是在制取純氮時,對下塔提供的液氮純度要求提高,下塔壓力相應提高,這樣電耗就要大,氧氣成本就提高。

??? 3)當氣氮的純度一定時,溫度越高,液化所需的壓力也越高。例如,當下塔頂部含氮為96%,溫度為-178.1℃時,液化壓力為0.5MPa;溫度為-174.7℃時,則液化壓力為0.65MPa。

??? 當進塔空氣量增加,主冷傳熱面顯得不足或主冷傳熱效果由于傳熱面臟污而下降時,為保證一定的熱量傳遞(一定的熱負荷和液氧蒸發(fā)量),只能擴大傳熱溫差。這就要求下塔頂部氣氮的溫度升高,下塔壓力必然要升高。



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