小型空分設(shè)備液氮節(jié)流閥的作用原理|資料

液氮節(jié)流閥(節(jié)-4閥)在不同場合下的使用：空分塔啟動初期應(yīng)全開(約轉(zhuǎn)12～15轉(zhuǎn))。當(dāng)冷凝蒸發(fā)器液氧液面接近或達(dá)到430mm時，與節(jié)-2閥同時緩慢地關(guān)小。關(guān)閥的速度在初期以液氧液面和中壓壓力的情況而定；當(dāng)節(jié)-4閥關(guān)至2轉(zhuǎn)左右，在液空液面正常的情況下，應(yīng)分析液空、液氮的純度，視純度的情況而定。最后將節(jié)-4閥的開度控制在液空、液氮純度 的位置上。在正常生產(chǎn)的工況下，液氮節(jié)流閥不需要經(jīng)常變動。當(dāng)碰到液氮純度自動升高，液空純度自動下降，液空液面自動上漲時，可能是閥頭被干冰所堵，應(yīng)急劇轉(zhuǎn)動閥門刮霜后復(fù)位。當(dāng)間斷制氧或臨時停車時，應(yīng)用節(jié)-4閥保持中壓，以縮短重新啟動時間。再次復(fù)車啟動時，視液空、液氧液面的高低來決定。當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備停車加溫時，停車前應(yīng)開大節(jié)-4閥，將液體送往上塔。空分塔全面加溫時，節(jié)-4閥應(yīng)全開。
節(jié)-4閥的作用是將下塔液氮槽內(nèi)的液氮經(jīng)液氮過冷器送往上塔頂部的節(jié)流閥。正常生產(chǎn)期間，在開度合適的前提下起到控制液空、液氮純度的作用，同時還會影響液空的液面和上塔液氣比的改變，從而影響上塔的氮氣純度和氧氣產(chǎn)量。在節(jié)-4閥關(guān)小后，液氮純度提高，液空純度下降，節(jié)-2閥開度不變時液空液面會升高。開大節(jié)-4閥則相反。
為什么節(jié)-4閥能控制液氮和液空純度呢?因為進(jìn)入下塔的空氣是呈飽和的氣、液混合狀態(tài)，大多數(shù)是蒸氣。蒸氣沿下塔塔板的小孔上升，蒸氣中的氧分子受到塔板上液體的冷凝，成為液氧進(jìn)入液相；塔板上液體中的氮分子受到氧分子冷凝時放出的冷凝熱而進(jìn)入氣相。每經(jīng)一塊塔板的傳熱、傳質(zhì)，使液體中氧分子含量增加，而上升蒸氣中氮分子含量增加。蒸氣經(jīng)下塔的反復(fù)的冷凝蒸發(fā)，這樣到下塔頂部，蒸氣中的氮分子含量達(dá)到設(shè)計要求，然后在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)，被液氧冷凝成液氮，絕大部分液體積聚在液氮槽內(nèi)。如果節(jié)-4閥開度過大，送入上塔的液體就多，回流入下塔的液氮量就減少。下塔塔板上回流液過少，就意味著下塔冷量不可能把蒸氣中的氧分子充分地冷凝下來，上升到下塔頂部的蒸氣中含氧量增加，使液氮純度下降。又由于下塔的回流液過少，下塔塔板上的氮分子充分的蒸發(fā)，下流液體中氧分子含量增加，因此液空純度提高。另外，下塔送入上塔頂部的液氮中氧分子較多，液氮本身含氧量較高，使上塔氮氣中氧含量增加。因此，液氮純度過低會引起出塔氮氣降低，氧氣產(chǎn)量減少。
關(guān)小節(jié)-4閥，去上塔的液氮量減少了，液氮槽內(nèi)溢出、回流入下塔的液氮量增多，整個下塔的冷量增加，上升蒸氣中的氧分子得到充分的冷凝，下塔頂部蒸氣中氧分子含量減少，液氮純度提高。但由于回流液的增多，塔板上液體中的氮分子得不到充分的蒸發(fā)，下塔底部的液空純度下降，液空量增加。如果把節(jié)-4閥關(guān)得過小，液氮純度過高，必然會帶來液空純度過低，液空量過多，進(jìn)入上塔的液氮量過少。而從上塔精餾工況要求來說，提餾段回流比小一些好，以利氧氣純度的提高；精餾段回流比大一些好，有利于氮純度的提高，若精餾段回流比過小，液氮的純度雖很高，但由于量過少，氣氮純度反會下降，氧氣量減少。
從上述分析來看，節(jié)-4閥的開度過大、過小都不利。因此節(jié)-4閥的調(diào)整要緩慢，有時僅僅只有1°～2°。據(jù)經(jīng)驗，高純度設(shè)備(指氣氮純度在99.5%以上)，用節(jié)-4閥控制液氮純度可與氣氮純度相一致；單高氧氣設(shè)備(氣氮純度在94%～96%)，用節(jié)-4閥控制，液氮純度(含氮)可比氣氮純度低1%～2%。