外行学空分(143)一一氧氩氪三元物系的问题(三)

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( Y, W; \# f! E* U: e     在不提氩的条件下，为了制取高纯度的氧气产品，必须将空分塔按照氮氩一氧进行精馏组织，这样无论是双塔流程还是新单塔流程的精馏能耗都比氧氮二元物系精馏(氧气纯度99,5%含氮0,5%)，氮一氧氩精馏塔(氧气纯度95%，含氩4,5%，含氮0,5%)提高30%左右。能否由此认为制取纯度99,5%的氧气产品的能耗就应该比制取纯度95%(含氩4,5%含氮0,5%)高30%呢？不能！因为纯度99,5%和95%的氧气其有效能相差无几！其次还需要考虑氮氩一氧空分塔是否有优化的可能，第三最重要的是把95%纯度的氧气进一步精馏至99,5%纯度氧气到底需要多少能耗，更不用说这样的精馏过程还可以付产品氩。
  无论是新单塔流程还是双塔流程如果不提氩但要求氧气纯度在99,5%以上。那么以干空气数量50000立方米为例，双塔流程进入下塔的空气数量必须达到42500立方米，新单塔流程采用单热泵工艺方案时，氮气压缩量要达到47000立方米，采用空气氮气双热泵工艺方案时，进入空气冷凝器从空气数量为22500立方米，氮气压缩机要达到22000立方米才能使空分塔底部的氧气纯度达到99,5%以上！当然在以上的工艺方案下，无论是双塔流程还是新单塔流程都可以采用粗氩冷凝塔工艺方案实现提氩，区别在于新单塔流程用液氮，液空作为粗氩冷凝器的冷源，气化后的空气和膨胀机后的空气汇合后进入空分塔参与精馏。双塔流程以富氧液空作为粗氩冷凝器的冷源，气化后的富氧空气在氩馏分引出口以上一块塔板处返回上塔（这是极不合理的而不是什么无比精妙，富氧空气返回上塔的合理位置应该在富氧液空入口处以下3-4块理论塔板数处，和膨胀制冷空气进入上塔的位置非常接近）。
    新单塔流程的提氩还有另外一个提氩工艺方案，简单描述如下，空分塔按照氮一氩氧进行精馏组织，这样在新单塔流程单热泵工艺方案时，氮气压缩量为30000立方体，双热泵工艺方案时，氮气压缩量为22000立方米，进入空气冷凝器的空气数量为10000立方米。同时从空分塔塔底以上25块理论塔板数处引出含氩10%的氩馏分(和双塔流程一样)进入粗氩冷凝塔，粗氩冷凝塔项部的粗氩气13500立方米经复热常温或深冷压缩至2,2-2,4bar在空分塔底的设置的粗氩冷凝器中冷凝为粗氩液体送至粗氩冷凝塔顶部作为回流液。这样在粗氩气压缩机及粗氩冷凝器未投入运行前，空分塔底部氧气纯度只能达到95%，当粗氩压缩机粗氩冷凝器投入运行后，空分塔底部的氧气纯度达到99,5%以上。如果要提高氧气纯度只要提高粗氩压缩量就可以了。
# Q. ^0 |# v) D5 e, n. G5 o* A    另外新单塔流程在不提氩的情况下，也应该采用空气，氮气，氧氩混合气体为循环工质的三热泵工艺方案，其中氧氩混合气体中的氩含量为10%，氧95.5%，氮含量0.2%-0.5%（从空分塔底部以上约25块理论塔板处处引出，减压后热泵循环工质液体从引出口以上3-4块理论塔板数处返回），氧氩混合气体循环工质压缩比约为1.6！
   当然这同样的提氩工艺方案也适用于双塔流程制取99.5%（含氩0.5%以下）氧气产品及提氩。
     其实只要涉及制取纯度99.5%（含氩0.5%）及提氩，空气精馏分离工艺方案就不再是氧氮或者近似氧氮精馏工艺方案。而是氧氩氮三元物系精馏工艺方案。两者之间差别很大，绝对不能混为一谈！
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   所谓的单塔流程和双塔流程都有不言自明的前提，那就是空气是氧氮二元物系，一旦按照空气真实组分视为氧氩氮三元物系，则它的精馏分离就不是单塔或者双塔能够实现的了！这种情况下需要比较的是叁塔流程和四塔流程了！其中叁塔流程是新单塔流程的空分塔加上粗氩塔和精氩塔！四塔流程是双塔流程加上粗氩冷凝塔和精氩塔。涉及的问题就多了！

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氧氮氩真实组成下的三元物系的精馏相对于氧氮二元物系的精馏要复杂得多！首先的问题是三元物系的精馏组织方案，是依次精馏还是采用隔板模型精馏组织方案，其次是热泵的设置也有很大的不同。