送入上塔的膨胀空气过热度对精馏的影响

全低压制氧机由于上塔精馏段具有一定的精馏潜力，从而膨胀后的空气可以在一定限度内直接入上塔参与精馏。膨胀后空气的状态及引入量将对精馏工况有直接的影响。从有利于精馏方面考虑，因塔板上的气、液都处于饱和状态，因此在膨胀空气吹入上塔时，最好也能达到饱和状态。从补偿塔的冷损考虑，膨胀空气入上塔的状态则以含有少量液体的气液混合物为宜。
但是，由于受膨胀机的结构所限，空气在膨胀机出口既不能达到饱和，更不能产生液体。否则膨胀机就会发生液击事故，造成膨胀机损坏。鉴于此因，膨胀后的空气温度必然高于其所处压力下的饱和温度，即存在一定的过热度。
在膨胀机的进出口的压力一定时，膨胀后的空气温度是由膨胀前温度所决定的。膨胀前的空气温度高，焓值高，膨胀时作功能力强，单位制冷量大，温降也大，这就是所谓的膨胀工质的“高温高焓降”。
由经验得知，当膨胀机入口空气温度约为-140℃时，膨胀机膨胀的温降大约只有30℃；当入口温度为-100℃时，膨胀后温降能达到50℃以上。在获得同样制冷量的情况下，膨胀工质的单位制冷量大，所需膨胀量就少。目前在制氧机设计时，膨胀机入口温度一般取为-90～-100℃，膨胀后的温度为-140 ～-150℃。膨胀后的压力一般为0.13～0.135MPa。其对应的饱和温度为-188～-189℃，过热度约为40℃。虽然膨胀气量小了，但过热度增大了。入上塔膨胀空气的量及过热度对精馏都有较大影响。膨胀空气吹入口处塔板上的液体会大量蒸发，塔板温度升高，精馏段回流比下降，精馏能力下降。若吹入量过大，过热度过高甚至会破坏精馏工况，产品纯度降低，提取率下降。
近年来，为了减少膨胀空气吹入的影响，在设计精馏塔上塔时，增加了液空进料口至膨胀空气吹入口区段的塔板数。以往此区段只有2～3块塔板，而今已经增加到5～6块塔板。
此外，在设计时采用提高膨胀机前的温度以达到减少膨胀量的目的。同时在流程设计中采用膨胀后换热器，用污氮的冷量来冷却膨胀后空气，降低膨胀后空气的过热度，使膨胀空气的过热度降到10～20℃后再吹入上塔。新型的空分流程中，采用增压膨胀也能减少膨胀空气的膨胀量和过热度。