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主塔系统 在冷凝蒸发器中为什么可以用液氧来冷凝气氮？ 答：在冷凝蒸发器中，上塔的液氧吸收热量而变成气氧，下塔的气氮放出热量而冷凝成液氮。上塔的液氧在0.15MPa（绝压）下的沸腾温度为-180℃，而下塔气氮在0.6MPa(绝压)下的液化温度为-177℃，所以上塔氧的沸腾温度低于下塔氮的液化温度，因此可以用液氧来冷却气氮。 冷凝蒸发器在空分中起什么作用？ 答：精馏过程必须有上升蒸气和下流液体。冷凝蒸发器是联系上下塔的纽带，它用于液氧和气氮之间的热交换。液氧来自上塔底部，在冷凝蒸发器内吸收热量蒸发为气氧，其中一部分作为产品气氧送出，而大部分（70%~80%）供给上塔作为精馏用的上升蒸气。气氮来自下塔上部，在冷凝蒸发器内放出热量而冷凝成液氮，供给上塔和下塔作为回流液，参与精馏过程。因此冷凝蒸发器是精馏系统中必不可少的重要换热设备，它工作的好坏关系到整个空分装置的动力消耗和正常生产，所以要正确操作和维护好冷凝蒸发器。 为什么冷凝蒸发器要装氖氦吹除管？ 答：氖在空气中的体积约占百万分之十六；氦在空气中的体积约占百万分之五，但是它们的液化温度比氮低，所以在下塔氖氦气上升至主冷上部时冷凝不下来，这样它就占据了主冷的部分位置，使换热面积得不到充分的利用。氮冷凝不下来，就得提高下塔压力，造成电耗增大。仅以6000m3/h制氧机为例，8h就聚集6m3氖氦气，所以冷凝蒸发器要装氖氦吹除管，定期吹除。 为什么液氮过冷器中气氮可以冷却液氮？ 答：在液氮过冷器中，是利用从上塔引出来的气氮来冷却下塔供至上塔的液氮的。氮气出上塔的压力为0.15MPa（绝压），它在-193℃还是气体；而下塔液氮的压力为0.6MPa（绝压），液化温度为-177℃。所以上塔的气氮是可以冷却下塔的液氮的。 液空液氮过冷器的作用是什么？ 答：液空和液氮在下塔都是饱和液体，降压节流后失去了原来的平衡，汽化率很高，可达17%-18%，会影响上塔的稳定，特别是液空。汽化率高会影响上塔塔板的回流比。如果在液空和液氮在入上塔之前用液氮冷却，使其有了过冷度，节流后汽化率就可下降到11%~12%，从而稳定了上塔的工作。 为什么下塔液氮取出量越大，液氮纯度越低，而液空含氧量高？ 答：在其他条件不变时，如加大下塔的液氮取出量时，则下塔的回流液体量就减少，塔板上的气液混合温度就会升高，上升蒸气部分冷凝就不充分，蒸气中氧组分就冷凝下来的数量就相应的减少，于是顶部氮的纯度就会下降。另一方面，由于塔板上的气液混合温度升高，下流液体中氮蒸发数量就会增大，造成液体的氧纯度得到提高。 空分设备中的液空的液面应怎样控制和操作？ 答：液空的液面高低对液空及液氮纯度没有什么影响，但是如果液空液面太低，会导致进入上塔的液空夹带蒸气，使下塔上升的蒸气减少，同时使液空中氧的纯度降低，严重时会造成漏液；如果液空液位过高，液面淹没下塔塔板，则失去了精馏作用。因此液空的液面应保持在一定的范围之内。关小液氮阀，会使回流液增多，液空液面上升，液空中氧含量下降；反之则液面下降，下塔上部氮的纯度下降。 空分设备中上塔液氧的液面应怎样控制和操作？ 答：空分设备中液氧液面稳定与否是判断冷量是否充足平衡的主要标志。冷量过多与不足都难以同时提取纯氧和纯氮。液氧的高低影响冷凝蒸发器的有效面积，液面高一些，调整时可以减小产品纯度的波动；液面控制得过低，使冷凝蒸发器有效面积减小，氮气不易冷凝造成下塔压力升高。液氧液面应控制在同时有利于氮蒸气充分冷凝和液氧充分蒸发的有利高度，一般情况下液氧液面控制在不超过冷凝器管长的80%~90%。 上塔压力低有什么好处？ 答：如果上塔压力降低0.01PMa，则下塔可降低0.03MPa，还可以保持主冷的温差。这样，空压机可以增加空气量，可以增加氧气产量和降低能耗。另外，压力降低时精馏效果好。例如压力为0.05MPa(表压)时，液体中氮的浓度为50%，气相中为83%；压力升高到0.1MPa(表压)时，液体中氮的浓度为50%，气相中减小到81%。由此可说明压力越低，气液相浓度差越大，压力低时精馏效果好。 为什么下塔的压力比上塔高？ 答：为了实现上下塔的精馏过程，必须使下塔顶部的气氮冷凝为液氮，使上塔底部的液氧蒸发为气氧。为此，要求冷凝蒸发器的冷凝氮侧的温度高于蒸发氧侧，并保持一定的温差。但是，在同样的压力下，氧的沸点比氮高，无法达到此目的。由于气体的液化温度与液体的汽化温度与压力有关，随着压力的升高而升高。为了使冷凝氮侧的温度高于蒸发侧氧侧，气氮升到0.58MPa（绝压）时，气氮的冷凝温度为95.6K；在0.14 MPa（绝压）下，液氧的蒸发温度为93.2K。此时，下塔的气氮可冷凝为液氮，上塔底部的液氧可蒸发为气氧。所以，下塔的压力要比上塔的压力高。 为什么说主冷液氧液面上升或下降是冷