低溫精餾原理及精餾塔-文庫(kù)吧資料
2025-05-20 03:39本頁(yè)面
【正文】 下塔的空氣含濕量減小，要求在主冷中冷凝的氮?dú)饬吭黾樱骼涞臒嶝?fù)荷增大，相應(yīng)地液氧蒸發(fā)量也增大，液氧面下降；如果制冷量過(guò)多，主冷的熱負(fù)荷減小，液氧蒸發(fā)量減少，液氧面會(huì)上升。正常情況下，它們進(jìn)塔的綜合狀態(tài)都有一定的“ 含濕量 ” （ “ 液化率 ” ）。大部分空氣將在主冷中液化?；亓饕毫颗c蒸發(fā)量相等時(shí)，液面保持不變。 為什么說(shuō)主冷液氧的變化是判斷制氧機(jī)冷量是否充足的主要標(biāo)志？ ? 空分設(shè)備的工況穩(wěn)定時(shí)，裝置的產(chǎn)冷量與冷量消耗保持平衡，裝置內(nèi)各部分的溫度、壓力、液面等參數(shù)不再隨時(shí)間而變化。 應(yīng)指出，上塔壓力降低是有限的。即在塔板數(shù)不變的情況下，壓力低一些，有利于提高氧、氮的純度。因?yàn)閴毫Φ蜁r(shí)，液體中某一組分的含量與其上方處于相平衡的蒸氣中同一組分的含量的差數(shù)要大些，而壓力高時(shí)此差數(shù)會(huì)減小。對(duì)于全低壓制氧機(jī)，隨著下塔壓力降低，空壓機(jī)的排氣壓力也可降低，進(jìn)塔空氣量會(huì)增加，從而可以增加氧產(chǎn)量和降低制氧機(jī)的能耗。這是因?yàn)椋? 1）在冷凝蒸發(fā)器中冷凝的液氮量不變、主冷溫差不變得 情況下，如果上塔壓力降低，則下塔壓力相應(yīng)地會(huì)自動(dòng)降低。上塔的壓力需要能夠克服氣體在通過(guò)換熱器時(shí)的阻力。因此阻力大小往往可作為判斷工況是否正常的一個(gè)重要手段。如果阻力正常，說(shuō)明塔內(nèi)上升蒸氣的速度和下流液體的數(shù)量正常。特別是篩孔速度對(duì)阻力的影響是成平方關(guān)系，影響較大?？讖酱笮∨c開(kāi)孔率雖然固定不變，但當(dāng)篩孔被固體二氧化碳或硅膠粉末堵塞時(shí)，也會(huì)發(fā)生變化，造成阻力增大。 哪些因素會(huì)影響塔板阻力的變化，觀察塔板阻力對(duì)操作有何實(shí)際意義？ 影響塔板阻力的因素很多，包括篩孔孔徑大小、塔板開(kāi)孔率、液體的密度、液體的表面張力、液層厚度、蒸氣的密度和蒸氣穿過(guò)篩孔的速度等等。氧氣的純度低一些，允許送入的膨脹空氣量也可以多一些。此外，如果液空純度高，液空量就較少，相應(yīng)的液氮量就會(huì)增大。因此，膨脹空氣進(jìn)上塔后的回流比應(yīng)大于最小回流比。進(jìn)上塔的膨脹空氣量首先受最小回流比的限制。為了達(dá)到所要求純度的氮?dú)猱a(chǎn)品，需要設(shè)置更多的塔板數(shù)。制冷與精餾的緊密聯(lián)系是全低壓空分設(shè)備的最大特點(diǎn)。因此可將膨脹后的空氣直接送入上塔參與精餾，來(lái)回收膨脹空氣中的氧、氮，以提高氧的提取率。如果膨脹后的空氣只在熱交換器內(nèi)回收冷量，不參加精餾，則這部分加工空氣中的氧、氮就不能提取，必將影響到氧、氮的產(chǎn)量和提取率。 為什么全低壓空分設(shè)備能將膨脹空氣直接送入上塔 ? 全低壓空分設(shè)備的冷量大部分靠膨脹機(jī)產(chǎn)生，而全低壓空分設(shè)備的工作壓力即為下塔的工作壓力，為 ～ 。如果液空和液氮的純度和數(shù)量改變了，上塔回流比一定會(huì)發(fā)生變化，如果還是用這么多塊塔板來(lái)進(jìn)行精餾，就不能得到純度和數(shù)量都符合要求的產(chǎn)品了。對(duì)全低壓流程的上塔，還需要考慮膨脹空氣的影響。由此可見(jiàn)，如果下塔提供的中間產(chǎn)品不合格，上塔是很難生產(chǎn)出純度和數(shù)量都合乎要求的氧、氮產(chǎn)品的。操作工人常說(shuō)的精餾塔塔溫高，實(shí)際就是指回流比??；塔溫低，就是回流比大的情況。 ? 回流比小時(shí)則與上述情況相反，不再重復(fù)。另一方面，因?yàn)闅庖夯旌蠝囟绕诘蜏匾后w一邊，于是下流液體的溫升就小，液體蒸發(fā)得也少，因而液體中蒸發(fā)出來(lái)的氮組分相應(yīng)也少些，這樣離開(kāi)塔板的下流液體中氧濃度就提高得慢。因氧是難揮發(fā)組分，故氧組分冷凝下來(lái)相應(yīng)也較多些，這樣離開(kāi)塔板的上升氣體的氮濃度也提高得快。這個(gè)溫度介于原來(lái)的氣、液溫度之間?；亓鞅刃r(shí)得到的氣相氮純度低，液相的氧純度就高。 回流比對(duì)精餾的影響 ? 精餾產(chǎn)品的純度，在塔板數(shù)一定的條件下，取決于回流比的大小。 ?能量平衡：即進(jìn)入塔內(nèi)的熱量（包括冷損）總和應(yīng)等于出塔產(chǎn)品的熱量之和。 P下塔底 =△ P下塔板 +P下塔頂 溫度為進(jìn)下塔飽和空氣溫度 雙級(jí)精餾塔的物料平衡和能量平衡 ?物量平衡：即入塔的空氣量等于出塔的分離氧、氮之和。 P液氧底 =P上塔底 + h液氧 *液氧密度 T液氧平均 = （ T液氧面 + T液氧底 ） /2 4）下塔頂部壓力和溫度確定 △ T主冷 = T氮冷凝 T液氧平均 下塔頂部壓力和氮?dú)鉂舛燃暗淠郎囟扔嘘P(guān)，根據(jù)冷凝溫度和氮?dú)鉂舛炔闅?、液平衡圖得下塔頂部壓力。 ?冷凝蒸發(fā)器液氧面上的壓力即為上塔底部壓力。根據(jù)底部壓力和氧氣濃度查氣、液平衡圖得上塔低部溫度。等于上塔頂部加上塔塔板總阻力。 T上塔頂 =
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