空分装置中的单极精馏和双极精馏

空气分离的基本原理是利用低温精馏法,将空气冷凝成液体,然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离。空气的精馏根据所需的产品不同,通常有单级精馏和双级精馏。两者的区别在于:单级精馏以仅分离出空气中的某一组分(氧或氮)为目的;而双级精馏以同时分离出空气中的多个组分为目的。

单极精馏

单级精馏塔有两类:一类是制取高纯度液氮(或气氮);一类是制取高纯度液氧(或气 氧),如图所示。

单级精馏塔不能完善地分离空气,实际采用较少,但因其结构简单,有时也被用于制取单种产品的小型空分设备中。为了弥补单级精馏塔的不足,便产生了双级精馏塔。

单极精馏

双极精馏

双级精馏塔如图所示,双级精馏塔由下塔、上塔和上、下塔之间的冷凝蒸发器组成。

通常是在下塔(压力塔)中将空气预分,精馏成富氧液空和纯氮,然后在上塔(低压塔)中进一步精馏,得到氧、氮产品。联系上、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。采用双级精馏塔的优点是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。

双极精馏

单极精馏和双极精馏如何选择

总体来说,与单极精馏比较,双极精馏有如下特点:

  • 能同时制取两种或两种以上的高纯度产品
  • 单位产品的能耗低和经济性好
  • 自动化控制成本高
  • 结构复杂操作难度大
  • 成本相较于单极精馏更大

所以如果客户需求单一气体,且所需流量较小,则选择单极精馏即可。设备总体操作简单,成本低,适合小体量客户。如果客户同时需要氮气、氧气或者氩气,则必须选择双极精馏;又或者客户需求流量较大,那双极精馏更能满足客户。

 

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