空分设备中下塔的压力、温度、纯度之间的关系

天使之翼

在空分设备中下塔的压力、温度、纯度之间有什么关系呢？
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8 I" J3 l. |  B/ V5 r4 [4 k% y( y- |进入下塔的空气经精馏后在顶部获得纯度较高的氮气。氮气进入主冷向液氧放出热，最后冷凝成液氮。如果液氧温度一定，主冷的传热面积一定，气氮的冷凝量越多，则需要放出的热量也越多(主冷热负荷越大)，这要求主冷的温差也越大，即气氮的温度要越高。
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& Y8 s' ]( w& r, }塔内的气体是饱和蒸气，它的温度与压力、纯度之间存在有固定的关系：
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1、当压力一定时，气体的含氮量越高，则液化温度越低。例如，在0.55MPa、气体含氮为100％时，相应的液化温度为一177．8℃；含氮为96％时，液化温度为一176.90C。

2、当下塔顶部温度不变时(相当于上塔压力、液氧纯度和液氧液面没有改变，气氮的冷凝量没有改变时)，含氮量越高，相应的液化压力也越高。例如，当下塔顶部温度为-177．1℃，气体含氮为9999％时，相应的液化压力为0.58MPa；含氮为98％时，则压力为0.57MPa；含氮为94％时，则压力为0．55MPa。
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在大型空分设备中，同时制取纯氧、纯氮的设备比单独生产纯氧的设备，生产每立方米氧气的成本要高，其中主要原因就是在制取纯氮时，对下塔提供的液氮纯度要求提高，下塔压力相应提高，这样电耗就要大，氧气成本就提高。
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( _7 S& {: r3 K0 E7 d* P/ m3、当气氮的纯度一定时，温度越高，液化所需的压力也越高。例如，当下塔顶部含氮为96％，温度为一178.1℃液化压力为0.5MPa；温度为一174．7℃,则液化压力为0.65MPa。当进塔空气量增加，主冷传热面显得不足或主冷传热效果由于传热面脏污而下降时，为保证一定的热量传递(一定的热负荷和液氧蒸发量)，只能扩大传热温差。这就要求下塔顶部气氮的温度升高，下塔压力必然要升高。