空分设备中的精馏塔是空气分离过程的核心部件,其功能是通过物理精馏方法将空气中的主要成分(氧气、氮气、氩气等)按沸点差异进行高效分离和提纯。
精馏塔通过多级精馏过程,利用各组分沸点的差异实现空气的分离。精馏塔内部填充有塔板或填料,形成多级分离单元,来自再沸器(或下塔顶部)的蒸汽携带轻组分(如氮气)向上流动。来自冷凝器(或上塔底部)的液体携带重组分(如氧气)向下流动。在每一级塔板或填料层上,气液两相充分接触,发生传质和传热,轻组分(氮气)从液相转移到气相,向上富集。重组分(氧气)从气相转移到液相,向下富集。通过多级平衡,最终在塔顶得到高纯度氮气,塔底得到高纯度氧气。
精馏过程中产生的冷量通过冷凝器和再沸器循环利用,降低能耗。在上塔中部侧线抽出氩馏分,送入粗氩塔和精氩塔进一步提纯,最终得到高纯度氩气。通过精馏过程,空气中的二氧化碳、水分等高沸点杂质在塔底浓缩并排出,确保产品气体的纯度。