送入上塔的膨脹空氣過熱對精餾有什么影響?
??? 全低壓制氧機由于上塔精餾段具有一定的精餾潛力,從而膨脹后的空氣可以在一定限度內(nèi)直接入上塔參與精餾。膨脹后空氣的狀態(tài)及引入量將對精餾工況有直接的影響。從有利于精餾方面考慮,因塔板上的氣、液都處于飽和狀態(tài),因此在膨脹空氣吹入上塔時,較好也能達到飽和狀態(tài)。從補償塔的冷損考慮,膨脹空氣入上塔的狀態(tài)則以含有少量液體的氣液混合物為宜。
但是,由于受膨脹機的結(jié)構(gòu)所限,空氣在膨脹機出口既不能達到飽和,更不能產(chǎn)生液體。否則膨脹機就會發(fā)生液擊事故,造成膨脹機損壞。鑒于此因,膨脹后的空氣溫度必然高于其所處壓力下的飽和溫度,即存在一定的過熱度。
在膨脹機的進出口的壓力一定時,膨脹后的空氣溫度是由膨脹前溫度所決定的。膨脹前的空氣溫度高,焓值高,膨脹時作功能力強,單位制冷量大,溫降也大,這就是所謂的膨脹工質(zhì)的“高溫高焓降”。
由經(jīng)驗得知,當膨脹機入口空氣溫度約為-140℃時,膨脹機膨脹的溫降大約只有30℃;當入口溫度為-100℃時,膨脹后溫降能達到50℃以上。在獲得同樣制冷量的情況下,膨脹工質(zhì)的單位制冷量大,所需膨脹量就少。目前在制氧機設(shè)計時,膨脹機入口溫度一般取為-90~-100℃,膨脹后的溫度為-140 ~-150℃。膨脹后的壓力一般為0.13~0.135MPa。其對應(yīng)的飽和溫度為-188~-189℃,過熱度約為40℃。雖然膨脹氣量小了,但過熱度增大了。入上塔膨脹空氣的量及過熱度對精餾都有較大影響。膨脹空氣吹入口處塔板上的液體會大量蒸發(fā),塔板溫度升高,精餾段回流比下降,精餾能力下降。若吹入量過大,過熱度過高甚至?xí)茐木s工況,產(chǎn)品純度降低,提取率下降。
近年來,為了減少膨脹空氣吹入的影響,在設(shè)計精餾塔上塔時,增加了液空進料口至膨脹空氣吹入口區(qū)段的塔板數(shù)。以往此區(qū)段只有2~3塊塔板,而今已經(jīng)增加到5~6塊塔板。
此外,在設(shè)計時采用提高膨脹機前的溫度以達到減少膨脹量的目的。同時在流程設(shè)計中采用膨脹后換熱器,用污氮的冷量來冷卻膨脹后空氣,降低膨脹后空氣的過熱度,使膨脹空氣的過熱度降到10~20℃后再吹入上塔。新型的空分流程中,采用增壓膨脹也能減少膨脹空氣的膨脹量和過熱度。
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