通常情况下,都是用双级精馏塔来作为分空塔,而不是单级精馏塔。这是什么原因呢?因为空分塔是在下塔中将空气预分,精馏成富氧液空和纯氮,然后在上塔中进一步精馏,得到氧、氮产品。
考虑到上、下塔的纽带是冷凝蒸发器,它用下塔的压力氮来加热上塔的液氧,使液氧蒸发,同时气氮被冷凝。所以采用双级精馏塔的话可以使产品有较高的提取率,并使同时取得高纯氧和高纯氮成为可能。
虽然采用单级精馏塔也可能制取氧、氮产品,但它分别只能制取一种产品。在单级精馏塔塔顶可得到纯氮产品,在塔底为富氧液空。靠富氧液空节流后的低温液体使氮气在冷凝器中冷凝,作为精馏所需的回流液。同时富氧液空吸热蒸发,作为副产品引出。其中还含有大量氮组分未能作为产品提取。
空气被液化后,节流至塔顶作为回流液,在塔底可得到高纯液氧。但是,由于在塔顶喷淋的液体中含氧较高,顶部排出的蒸气不可能是纯氮,约含有7%的氧,即有三分之一的氧未能作为产品提取而损失掉。
由此可见,单级精馏塔分离空气是不完善的,实际采用较少。但它的结构简单,也有被用于生产单种产品的小型空分设备上。如果要想彻底有效的分离空气,并且得到高纯氧和高纯氮,建议还是使用双级精馏塔。
而设备自身来说,双级精馏塔要比单级精馏塔多了一级精馏过程,这对物质的高效分离是有极大作用的。很明显,单级精馏塔的应用范围要比双级精馏塔更加受限,精馏的效果也有可能无法令人满意。不过单级精馏塔的优势在于结构简单,工作效率高,适用于分离简单的成分。
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