图6-la所示为全低压空分装置的双级精馏塔的示意图。全低压流程中的空气压力和下 塔压力相同,约为500~600kPa。装置运转时的冷损主要靠一部分压缩空气在透平膨胀机中 膨胀产生的冷量来补偿。膨胀后的压力为138~140kPa,低于塔压力,这部分膨胀空气无法 再进入下塔。如果不使其参加精馏,则氧的损失太大,很不经济。因而从全低压流程的经济 性来考虑,希望膨胀后的低压空气能参加精馏。它的压力在上塔工况范围之内,故有可能进 入上塔:同时上塔实际的气液比较精馏所需的气液比大,即上塔的精馏有潜力。1932年拉 赫曼发现了这一规律,并提出利用上塔精馏潜力的措施,可将适量(约占空气量的20~25%) 的膨胀空气直接送入上塔进行精馏。这称为拉赫曼原理。它的特点是:80%左右加工空气进 下塔精馏,而20%左右加工空气经膨胀后直接进入上塔。随着化肥工业的发展,不仅需要 纯氧,而且需要9999%№的纯氮。为了提取纯氮,可在上塔顶部设置辅塔,用来进一步精 馏一部分气氮,以便在上塔顶部得到纯氮。 另一种利用上塔精馏潜力的措施是从下塔顶部或冷凝蒸发器顶盖下抽出氮气,复热后进 入氮透平膨胀机,经膨胀并回收其冷量后,作为产品输出或者放空,如图6-1b所示。由于 从下塔引出氮气,使得冷凝蒸发器的冷凝量减少,因而送入上塔的液体馏分量也减少,上塔 精馏段的气液比也就减少,精馏潜力同样得到利用。 四、双级精馏塔的物料和热量衡算 (一)精馏塔各主要点工作参数的确定 在图6-10所示的双级精馏塔中,上、下塔顶部、底部的工作参数可通过计算及査相平 衡图而求得。 上塔顶部的压力p及温度Ti p,= po 式中P0—产品氮气输出的压力,要求稍高于大气的压力,一般取103kPa P——产品流动阻力(包括换热器、管道、阀门等)。 温度T1决定于p及排出氮气的浓度,由相平衡图查得 2.上塔底部的压力p2及温度T2 P2=P1+4 式中4P1——上塔阻力,一般取10~15kPac 温度T2可由p2及液氧的纯度决定 3.液氧的平均温度Tm冷凝蒸发器底部液氧的压力为 p,=p2+H×p×98.1×10 式中H一冷凝蒸发器中液氧液柱的高度(m) p—液氧的密度(kg/m3) 根据p3及液氧的纯度可确定液氧底部温度Ts,则 4.冷凝蒸发器中氮的冷凝温度T 74=Tm+b,图 6-11a 所示为全低压空分装置的双级精馏塔的示意图。全低压流程中的空气压力和下 塔压力相同，约为 500~600kPa。装置运转时的冷损主要靠一部分压缩空气在透平膨胀机中 膨胀产生的冷量来补偿。膨胀后的压力为 138~140kPa，低于塔压力，这部分膨胀空气无法 再进入下塔。如果不使其参加精馏，则氧的损失太大，很不经济。因而从全低压流程的经济 性来考虑，希望膨胀后的低压空气能参加精馏。它的压力在上塔工况范围之内，故有可能进 入上塔；同时上塔实际的气液比较精馏所需的气液比大，即上塔的精馏有潜力。1932 年拉 赫曼发现了这一规律，并提出利用上塔精馏潜力的措施，可将适量（约占空气量的 20~25%） 的膨胀空气直接送入上塔进行精馏。这称为拉赫曼原理。它的特点是：80%左右加工空气进 下塔精馏，而 20%左右加工空气经膨胀后直接进入上塔。随着化肥工业的发展，不仅需要 纯氧，而且需要 99.99%N2 的纯氮。为了提取纯氮，可在上塔顶部设置辅塔，用来进一步精 馏一部分气氮，以便在上塔顶部得到纯氮。 另一种利用上塔精馏潜力的措施是从下塔顶部或冷凝蒸发器顶盖下抽出氮气，复热后进 入氮透平膨胀机，经膨胀并回收其冷量后，作为产品输出或者放空，如图 6-11b 所示。由于 从下塔引出氮气，使得冷凝蒸发器的冷凝量减少，因而送入上塔的液体馏分量也减少，上塔 精馏段的气液比也就减少，精馏潜力同样得到利用。 四、双级精馏塔的物料和热量衡算 （一）精馏塔各主要点工作参数的确定 在图 6-10 所示的双级精馏塔中，上、下塔顶部、底部的工作参数可通过计算及查相平 衡图而求得。 1．上塔顶部的压力 p1 及温度 T1 p1 = p0 + p 式中 0 p ——产品氮气输出的压力，要求稍高于大气的压力，一般取 103kPa； p ——产品流动阻力（包括换热器、管道、阀门等）。 温度 T1 决定于 p1 及排出氮气的浓度，由相平衡图查得。 2．上塔底部的压力 p2 及温度 T2 p2 = p1 + p1 式中 p1——上塔阻力，一般取 10~15kPa。 温度 T2 可由 p2 及液氧的纯度决定。 3．液氧的平均温度 Tm冷凝蒸发器底部液氧的压力为 4 2 98.1 10− ps = p + H     式中 H——冷凝蒸发器中液氧液柱的高度（m）；  ——液氧的密度（kg/m3）。 根据 p3 及液氧的纯度可确定液氧底部温度 Ts，则 2 T2 T3 Tm + = 4．冷凝蒸发器中氮的冷凝温度 T4 T4 = Tm + m