一、实现氧、氮的相变分离,冷凝蒸发器利用氧、氮沸点差异通过热交换完成相变过程,下塔顶部的高压气氮(含少量氩等杂质)进入冷凝蒸发器的高温侧通道,释放冷凝潜热后冷凝为液氮。上塔底部的回流液氧(含微量氩)进入低温侧通道,吸收气氮释放的热量后蒸发为气氧。液氧蒸发吸热量与气氮冷凝放热量相等,热交换效率直接影响氧、氮产量。
二、维持精馏系统的气液平衡,上塔液氧蒸发产生的气氧,为上塔精馏提供必要的上升蒸气,推动气液两相在塔板或填料层中充分接触,实现氧、氮的逐级分离。部分液氮直接返回下塔,作为下塔精馏的回流液,提高氮产品纯度。另一部分液氮经节流阀降压至接近上塔压力后,送至上塔顶部作为回流液,参与上塔精馏,进一步提纯氧产品。
三、优化系统能效与产品纯度,通过板翅式或管壳式结构,实现气氮与液氧的高效逆流换热,减少冷量损失。部分设计通过冷凝蒸发器对液氮进行过冷处理减少节流膨胀后的闪蒸损失,提高液氮产量。