進入下塔的空氣經(jīng)精餾后在頂部獲得純度較高的氮氣。氮氣進入主冷向液氧放出熱,最后冷凝成液氮。如果液氧溫度一定,主冷的傳熱面積一定,氣氮的冷凝量越多,則需要放出的熱量也越多(主冷熱負(fù)荷越大),這要求主冷的溫差也越大,即氣氮的溫度要越高。
塔內(nèi)的氣體是飽和蒸氣,它的溫度與壓力、純度之間存在有固定的關(guān)系:
1、當(dāng)壓力一定時,氣體的含氮量越高,則液化溫度越低。例如,在0.55MPa、氣體含氮為100%時,相應(yīng)的液化溫度為一177.8℃;含氮為96%時,液化溫度為一176.90C。
2、當(dāng)下塔頂部溫度不變時(相當(dāng)于上塔壓力、液氧純度和液氧液面沒有改變,氣氮的冷凝量沒有改變時),含氮量越高,相應(yīng)的液化壓力也越高。例如,當(dāng)下塔頂部溫度為-177.1℃,氣體含氮為9999%時,相應(yīng)的液化壓力為0.58MPa;含氮為在大型空分設(shè)備中,同時制取純氧、純氮的設(shè)備比單獨生產(chǎn)純氧的設(shè)備,生產(chǎn)每立方米氧氣的成本要高,其中主要原因就是在制取純氮時,對下塔提供的液氮純度要求提高,下塔壓力相應(yīng)提高,這樣電耗就要大,氧氣成本就提高。
3、當(dāng)氣氮的純度一定時,溫度越高,液化所需的壓力也越高。例如,當(dāng)下塔頂部含氮為96%,溫度為一178.1℃液化壓力為0.5MPa;溫度為一174.7℃,則液化壓力為0.65MPa。當(dāng)進塔空氣量增加,主冷傳熱面顯得不足或主冷傳熱效果由于傳熱面臟污而下降時,為保證一定的熱量傳遞(一定的熱負(fù)荷和液氧蒸發(fā)量),只能擴大傳熱溫差。這就要求下塔頂部氣氮的溫度升高,下塔壓力必然要升高。