作业帮精馏塔内的空气是怎样被分离成氧和氮的?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/05 16:54:28
精馏塔内的空气是怎样被分离成氧和氮的?
精馏塔内的空气是怎样被分离成氧和氮的?
精馏塔内的空气是怎样被分离成氧和氮的?
精馏塔是设有多层塔板(对筛板塔,填料塔的工作原理相同)的设备.在塔板上有一定厚度的液体层.精馏塔一般多为双级精馏塔,分为上塔和下塔两部分.
压缩空气经清除水分、二氧化碳,并在热交换器中被冷却及膨胀(对中压流程)后送进下塔的下部,作为下塔的上升气.由于它含氧21%,在0.6MPa下,对应的饱和温度为100.05K.在冷凝蒸发器中冷凝的液氮从下塔的顶部下流,作为回流液体.因其含氧为0.01%～1%,在0.6MPa下的饱和温度约为96.3K.由此可见,精馏塔下部的上升蒸气温度高,从塔顶下流的液体温度较低.下塔的上升气每经过一块塔板就碰到比它温度低的液体,气体本身的温度就要降低,并不断有部分蒸气冷凝成液体.由于氧是难挥发组分,氮是易挥发组分,在冷凝过程中,氧要比氮较多地冷凝下来,于是剩下的蒸气中含氮浓度就有所进步.就这样一次、一次地进行下往,到塔顶后,蒸气中的氧尽大部分已被冷凝到液体中往了,其含氮浓度高达99%以上.这部分氮气被引到冷凝蒸发器中,放出热量后全部冷凝成液氮,其中一部分作为下塔的回流液从上往下活动.液体在下流的过程中,每经过一块塔板碰到下面上升的温度较高的蒸气,吸热后有一部分液体就要气化.在气化过程中,由于氮是易挥发组分,氧是难挥发组分,因此氮比氧较多地蒸发出来,剩下的液体中氧浓度就有所进步.这样一次、一次地进行下往,到达塔底就可得到氧含量为38%～40%的液空.因此,经过下塔的精馏,可将空气初步分离成含氧38%～40%的富氧液空和含氮99%以上的液氮.
然后将液空经节流降压后送到上塔中部,作为进一步精馏的原料.与下塔精馏的原理相同,液体下流时,经多次部分蒸发,氮较多地蒸发出来,于是下流液体中的含氧浓度不断进步,到达上塔底部可得到含氧99.2%～99.6%的液氧.从液空进料口至上塔底部塔板上的精馏是进步难挥发组分的浓度,叫提馏段.这部分液氧在冷凝蒸发器中吸热而蒸发成气氧,在0.14MPa下它的温度为93.7K左右.一部分气氧作为产品引出,大部分作为上塔的上升气.在上升过程中,部分蒸气冷凝,蒸气中的氮含量不断增加.由于上塔中部液空进口处的上升气中还有较多的氧组分,假如将它放掉,氧的损失太大,所以应再进行精馏.从冷凝蒸发器中引出部分含氮99%以上的液氮节流后送至上塔顶部,作为回流液,蒸气再进行多次部分冷凝,同时回流液多次部分蒸发.其中氧较多地留在液相里,氮较多地蒸发到气相中,到了上塔顶,便可得到含氮99%以上的氮气.从液氮进料口到液空进料口是为了进一步进步蒸气中低沸点组分(氮)的浓度,叫精馏段.假如需要纯氮产品还需要再次精馏,才能得到含氮99.99%的纯氮产品.这就是精馏塔内将空气分离成氧、氮的过程.(end)