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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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) \) G; `! j0 g- p4 f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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- e6 L4 O( O+ h6 ~# V0 E% u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: / J! v u' T) K4 A4 q1 [
6 q" F: @) L" Q! ~# ?: b+ H/ E$ ^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。
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+ {4 a D4 `: ]8 ^- Q& j) O c2、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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, X& F7 n- p, E- l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。 ! [: \9 W$ r- H; \. m# H8 M
. k- H8 R2 h% Z4 S$ W3、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。 |
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