6.4.1 Sơ đồ:
Hình 6.5: Sơ đồ hóa lỏng không khí trung áp, cao áp.
I - Máy nén; II - Thiết bị lọc ẩm lọc CO2 trong không khí; III - Thiết bị hồi nhiệt; IV - Máy dãn nở; V - Tháp chưng cất thứ nhất; VI - Tháp chưng cất thứ hai; VII - Thiết bị ngưng tụ – bay hơi;
VIII - Van tiết lưu không khí; IX - Van tiết lưu nitơ; X - Van tiết lưu lỏng; XI – Bơm ôxy lỏng.
Hình 6.6: Tháp chưng cất đúp.
6.4.2 Nguyên lý làm việc:
Thiết bị chính của hệ thống là tháp chưng cất đúp (Hình 6.6) gồm tháp chưng cất dưới và tháp chưng cất trên, áp suất làm việc ở tháp chưng cất dưới cao hơn áp suất làm việc ở tháp chưng cất trên. Do đó lỏng từ tháp chưng cất dưới tự chảy lên tháp chưng cất trên qua các van tiết lưu VTL2 và VTL3 (Hình 6.5).
Tháp chưng cất dưới phân chia không khí sơ bộ ra thành phần dễ bay hơi (N2) và khối lỏng giàu ôxy (36 38%). Khí N2 đi lên trên đỉnh tháp chưng cất dưới, lượng lỏng giàu O2 đi xuống đáy tháp chưng cất dưới, rồi qua van tiết lưu VTL3đi vào khoảng giữa tháp chưng cất trên. Ở tháp chưng cất trên quá trình phân chia không khí tiếp tục xảy ra, N2 khí đi lên trên, O2 lỏng đi xuống dưới. Nhiệt độ O2 lỏng ở đáy tháp chưng cất trên thấp hơn nhiệt độ ngưng tụ của N2 khí ở đỉnh tháp chưng cất dưới. Do đó N2 khí ở đỉnh tháp chưng cất dưới ngưng tụ lại, một phần chảy xuống các tầng đĩa chưng cất của tháp chưng cất dưới làm dòng hồi lưu, phần còn lại đi lên đỉnh tháp chưng cất trên làm dòng hồi lưu cho tháp chưng cất trên qua van tiết lưu VTL2. Thông thường nhiệt độ ngưng tụ N2 ở đỉnh tháp chưng cất dưới lớn hơn nhiệt độ O2 lỏng ở đáy tháp chưng cất trên 1,5 3K. O2 và N2 khí được đưa lên đi về thiết bị hồi nhiệt rồi đưa đến hộ tiêu thụ. Nếu không sử dụng N2 khí thì đẩy vào khí quyển. Nếu cần sử dụng N2 lỏng thì lấy ở đĩa phân phối dòng lỏng hồi lưu ở đỉnh tháp chưng cất trên, nếu không cần thì tất cả lỏng N2 sẽ làm dòng hồi lưu. O2 lỏng ở đáy tháp chưng cất trên được lấy đi sử dụng hoặc đưa qua bơm ôxy lỏng đi qua thiết bị hồi nhiệt để tận dụng lượng lạnh.
Ap lực làm việc tháp chưng cất dưới khoảng p = 4,8 5,2 bar. Ap lực làm việc tháp chưng cất trên khoảng p = 1,4 1,6 bar.
Nhiệt độ làm việc ở các tháp khoảng – 200OC. Không khí đi vào máy nén rồi qua thiết bị làm mát tới thiết bị hồi nhiệt, gần giữa thiết bị hồi nhiệt trích ra một phần tới máy dãn nở, phần lớn còn lại đi hết thiết bị hồi nhiệt tới van tiết lưu VTL1 đã hóa lỏng hoàn toàn. Máy dãn nở dùng để làm lạnh hệ thống khi khởi động lần đầu, khi hoạt động ổn định để phủ tổn thất lạnh do truyền nhiệt ra môi trường xung và do các lượng lỏng lấy đi.