深冷空氣分離技術(shù)深度冷凍法分離空氣是將空氣液化后,再利用、氮的沸點(diǎn)不同將它們分離。即,造成氣、液濃度的差異這一性質(zhì),來(lái)分離空氣的一種方法。因此必須了解氣、混合物的一些基本特征:氣-液相平衡時(shí)濃度間的關(guān)系:液態(tài)空氣蒸發(fā)和冷凝的過(guò)程及精餾塔的精館過(guò)程。1.空氣的汽-液相的平衡,物質(zhì)的聚集狀態(tài)有氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。每種聚集態(tài)內(nèi)部,具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)并完全均勻的部分,稱為相??諝庠谒?nèi)的分離,一般情況下,物料精餾是在汽、液兩相進(jìn)行的??諝庵醒鹾桶闭嫉?9.04%,因此,可近似地把空氣當(dāng)作氧和氨的二元混合物。當(dāng)二元混合物為液態(tài)時(shí),叫二元溶液。
氧、氮可以任意比例混合,構(gòu)成不同濃度的氣體混合物及溶液。把、氮溶液置于一封閉容器中,在溶液上方也和純物質(zhì)一樣會(huì)產(chǎn)生蒸汽,該蒸汽是由氧、氮蒸汽組成的氣態(tài)的相混合物。對(duì)于氧氮二元溶液,當(dāng)達(dá)到汽液平衡時(shí),它的飽和溫度不但和壓力有關(guān),而且和氧、氮的濃度有關(guān)。當(dāng)壓力為1at時(shí),含氮為0%,2%,10%的溶液的沸點(diǎn)列于表1-5。從表可知,隨著溶液中低沸點(diǎn)組分(氮)的增加,溶液的組和溫度降低,這是-二元溶液的一個(gè)重要特性。
空氣中含氯0.93%,其沸點(diǎn)又介于氧、氮之間。表1-5溶液組成與沸點(diǎn)的關(guān)系
在空氣分離的過(guò)程中,氬對(duì)精餾的影響較大,特別是在制取高純氧、氮產(chǎn)品時(shí),必須考慮氬的影響。
一般在較精確的計(jì)算中,又將空氣看作氧-氬-氮三元混合物,其濃度為氧 20.95%,0.93%,氮78.09%(按容積)。
三元系的汽液平衡關(guān)系,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示在相平衡圖上。確定三元系的汽液平衡狀態(tài)時(shí),必須給定三個(gè) 參數(shù),除給定溫度、壓力外,需再細(xì)定一個(gè)組分濃度(氣相或液相)平衡狀態(tài)才能確定。
2.壓力-濃度圖和溫度-濃度圖在工業(yè)生產(chǎn)中,氣液平衡一般在某一不變條件下進(jìn)行的。