外行学空分（302）一氧氮氩三元物系一一空气精馏工艺方案详解的总结（4）

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9 X: v  W" ~( X4 t$ i* P/ Q; x      多元物系的精馏分离必须分解为至少两个或者多个近似二元物系的精馏过程才能实现各个组分的完全精馏分离，并保证各个组分达到纯度指标，n元物系至少需要分解为n-1个精馏过程（完整的精馏塔）才能实现各个组分的完整精馏分离。并保证各个组分产品纯度合格。多元物系精馏分离分解为多个近似二元物系的精馏过程次序不同（有1X2X3，，，X（n一|）个不同的分解方案）对多元物系精馏分离的怠能耗影响极大。
     每个近似二元物系精馏过程（完整的精馏塔）只能得到一个合格的组分产品，另外一个则是混合组分。合格的组分产品要么是所有组分中沸点最低的那个组分，要么是所有组成中沸点组分最高的那个组分，这其实就是多元物系精馏工艺方案中单个精馏过程无法实现双高产品纯度的涵义，而最后的精馏过程（最后一个完整的精馏塔）则理论上可以得到两个合格的组分。但在实际多元物系精馏过程中，由于最后一个精馏过程（完整的精馏塔）的原料气不可能是完全二元物系，仍然含有少量的第三个组分。是否还需要一个精馏过程对和第三个组分沸点相近的组分进行进一步提纯需要综合考虑各种因素才能决定。这就是n元物系完全精馏分离至少需要n-1个完整的精馏过程（精馏塔），一般需要n个完整的精馏过程（精馏塔）的道理。
    对于氧氮氩三元物系一一空气精馏分离而言，当然也需要分解为至少两个以上的近似二元物系精馏过程才能实现完全精馏分离。至少二需要两个精馏过程（完整的精馏塔）才能实现氧氮氩三元物系一一空气的完全精馏分离并保证氧氮氩三个组分产品纯度。氧氮氩三元物系一一空气依次精馏只有两个不同的依次精馏分解方案，一是第一个精馏塔为氮一氩氧精馏塔近似氧氮精馏塔，从第一精馏塔顶部得到合格的氮气产品（以氧氩含量为工艺指标），从第一精馏塔底部得到氧氩混合气体（含有少量氮气，氮气含量是第一个精馏塔的高沸点组分的工艺指标，可以通过调整精馏塔提馏段的实际回流气液比和提馏段理论塔板数控制氧氩混合气体中的氮含量指标），高沸点组分氧氩混合气体中的氧氩含量比例约等于精馏原料空气中的氧氩比例！氧氩混合气体在第二个精馏塔氮氩一氧精馏塔近似氧氩精馏塔中进行精馏分离，从第二精馏塔底部得到合格的氧气产品（以氮氩含量为工艺指标，主要是氩，氮含量微乎其微），从第二精馏塔顶部得到合格的工艺氩气（以氧含量为工艺指标，工艺氩气中的氮氩比例等于第二精馏塔原料气一一氧氩混合气体中的氩氮比例）。如果工艺氩气中的氮气含量无法达到氩气产品纯度指标。那么就需要增加一个氮一氩氧精馏塔（又称为精氩塔，脱氮塔）对工艺氩气进行进一步提纯去除其中的氮组分（少量氧组分无法去除），当然也可以通过降低第二精馏塔原料气一一氧氩混合气体中的氮含量，使工艺氩气直接达到氩气产品纯度指标，这样情况下，当然也就不需要第三个精馏塔一一精氩塔（脱氮塔）了，两者之间需要根据不同情况做出选择。
3 `! e- q+ N# a; x: H# q# Y* g3 q    氧氮氩三元物系一一空气精馏分离的第二个依次精馏组织分解方案是第一精馏塔按照氮氩一氧进行精馏组织（氮氩一氧精馏塔，近似氧氩精馏塔），从第一个精馏塔底部得到合格的氧气产品（以氮氩含量为工艺指标，主要是氩，氮含量微乎其微），从精馏塔顶部得到合格的氮氩混合气体（以氧含量为工艺指标，氩氮比例则精馏原料空气中的氮氩比例），氮氩混合气体在第二个精馏塔一一氮一氩氧精馏塔（近似氮一氩精馏塔）中精馏分离，从第二精馏塔顶部得到合格的氮气产品（以氧氩含量为工艺指标），从第二个精馏塔底部得到合格的工艺氩气（以氮含量为工艺指标。工艺氩气中的氧氩比例等于第二精馏塔原料气一一氮氩混合气体中的氧氩比例）。如果工艺氩气的产品纯度（氧含量）无法达标，则要增加一个精馏塔一一氮氩一氧精馏塔（近似氧氩精馏塔），又可称为脱氧塔对工艺氩气进行进一步提纯，也可以通过降低第一个精馏塔低沸点组分氮氩混合气体（第二个精馏塔的原料气）中的氧含量，使工艺氩气中的氧气含量达到氩气产品的纯度指标。这样第三个精馏塔一一脱氧塔也就不需要了，两个不同方案之间需要根据具体情况做出选择。
    以上两个方案相比较，由于氧氮氩三元物系一一空气中氮气含量最大，氧氩沸点又接近。第一个精馏塔按照氮一氩氧进行精馏分离的第一个依次精馏分解方案更加合理。但也不排除在特殊情况是采用第二个依次精馏分解方案。
2 ?8 m+ ?! Z. c* P1 E% r   以上只是氧氮氩三元物系一一空气标准常规依次精馏组织方案，都是可行的，都可以实现氧氮氩三元物系一一空气的完全精馏分离，并得到氧氮氩三个合格的组分，氧氮氩三个组分理论上都可以实现100%的提取率，但不是最优的！

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   氧氮二元物系可在一个精馏塔（例如上塔或空分塔）中实现氧氮二元物系的完全精馏分离，并保证氧氮组分均达到纯度指标（所谓的双高），且氧氮提取率接近100%！
    但氧氮氩三元物系在一个精馏塔中不能实现所谓的双高，这本来是一个三元物系精馏的基本常识！但在空分行业，所谓的双高却成为空分流程先进的一个卖点！其实是偷换概念，具体可以参阅后面的帖子。