空分设备中的下塔和上塔是深冷法制氧空分设备精馏系统中的主要设备,二者协同工作,共同完成空气的分离任务。
下塔的主要作用是对空气进行初步分离。在精馏过程中,液体自上往下逐块流过筛板,由于溢流堰的作用,塔板上会形成一定的液面高度。当气体由下而上穿过筛板小孔时,会与液体接触并产生鼓泡,从而增加气液接触面积,使热质交换过程得以有效进行。低沸点组分(如氮气)逐渐蒸发至气相,高沸点组分(如氧气)逐渐液化至液相。这样,在下塔顶部就可以获得低沸点的纯氮,而在塔底则可以获得高沸点的富氧液空组分。
上塔的主要作用是对下塔送来的富氧液空进行进一步的精馏分离。在上塔精馏过程中,气体沿着填料塔板上升通道通过分配器,液体通过部水器从上到下均匀分布在填料盘上。填料表面上的气体和液体完全接触,以进行有效的热量交换。上升气体中的低沸点氧含量连续增加,高沸点组份氧被大量地洗涤下来形成回流液。最终在塔的顶部得到低沸点的纯氮气,在塔的底部得到高沸点的液氧。