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常見問題

淺談精餾塔內的空氣是怎樣被分離成氧和氮的

  壓縮空氣經清理水分、二氧化碳,并在熱交換器中被冷卻及膨脹(對中壓流程)后送進下塔的下部,作為下塔的上升氣。由于它含氧21%,在0.6MPa下,對應的飽和溫度為100.05K。在冷凝蒸發器中冷凝的液氮從下塔的上開始往下方流,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,精餾塔下部的上升蒸氣溫度高,從塔頂往下方流的液體溫度較低。下塔的上升氣每經過一塊塔板就碰到比它溫度低的液體,氣體本身的溫度就要下降,并不斷有部分蒸氣冷凝成液體。
  由于氧是難揮發組分,氮是易揮發組分,在冷凝過程中,氧要比氮較多地冷凝下來,于是剩下的蒸氣中含氮濃度就有所進步。就這樣一次、一次地進行下往,到塔頂后,蒸氣中的氧盡大部分已被冷凝到液體中往了,其含氮濃度可到99%。這部分氮氣被引到冷凝蒸發器中,放出熱量后冷凝成液氮,其中一部分作為下塔的回流液從上往下活動。液體在往下方流的過程中,每經過一塊塔板碰到下面上升的溫度較高的蒸氣,吸熱后有一部分液體就要氣化。在氣化過程中,由于氮是易揮發組分,氧是難揮發組分,因此氮比氧較多地蒸發出來,剩下的液體中氧濃度就有所進步。這樣一次、一次地進行下往,到精餾塔底就可得到氧含量為38%~40%的液空。因此,經過下塔的精餾,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。
  然后將液空經節流降壓后送到上塔中部,作為進一步精餾的原料。與下塔精餾的原理相同,液體向下方流動時,經多次部分蒸發,氮較多地蒸發出來,于是液體中的含氧濃度不斷進步,到達上塔底部可獲得含氧99.2%~99.6%的液氧。從液空進料口至上塔底部塔板上的精餾是進步難揮發組分的濃度,叫提餾段。這部分液氧在冷凝蒸發器中吸熱而蒸發成氣氧,在0.14MPa下它的溫度為93.7K左右。一部分氣氧作為產品引出,大部分作為上塔的上升氣。在上升過程中,部分蒸氣冷凝,蒸氣中的氮含量不斷增加。由于上塔中部液空進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,所以應再進行精餾。
  從冷凝蒸發器中引出部分含氮99%以上的液氮節流后送至上塔頂部,作為回流液,蒸氣再進行多次部分冷凝,同時回流液多次部分蒸發。其中氧較多地留在液相里,氮較多地蒸發到氣相中,到了上塔頂,便可得到含氮99%以上的氮氣。從液氮進料口到液空進料口是為了進一步進步蒸氣中低沸點組分(氮)的濃度,叫精餾段。如果需要純氮產品還需要再次精餾,才能得到含氮99.99%的純氮產品。這就是精餾塔內將空氣分離成氧、氮的過程。
2021/08/13 09:07:26 1052 次

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