外行学空分(101)一一二元物系和三元物系的问题(4)

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  我们约定俗成的双塔流程以及新单塔流程等，其实都有一个不言自明的认知，那就是空气是一个近似氧氮二元物系，因为只有氧氮二元物系才能在单级精馏塔中实现氧氮完全分离。其实这是简化的，空气中氧氮组分外，还有大约1%的氩组分，所以空气是氧氮氩三元物系，但由于氧氮组分含量接近99%，空气可以看做近似的氧氮二元物系。当要求氧气纯度99.5%以上（含氩0.5%以下）及考虑提氩的问题的时候，我们当然必须将空气视为氧氮氩三元物系，而不能将空气当做近似的氧氮二元物系。当我们要从空气中提取其它稀有气体的时候，我们还必须将空气视为一个多元物系，这是理所当然的。
   目前双塔流程的提氩流程多种多样，但大体上可以总结如下，一是富氩馏分从上塔的提馏段氩富集区引出进入粗氩塔进行氧氩冷凝分离，粗氩冷凝塔实际上是依次精馏第二精馏塔氮氩一氧精馏塔的精馏段，氩馏分引出口以下至上塔底部是气依次精馏第二精馏塔氮氩一氧精馏塔提馏段！氩馏分引出口以上是氮一氩氧精馏塔！粗氩(含有少量氮气)进入精氩塔进一步精馏分离得到氩产品0
; ]  i3 l+ L3 ]2 f* K5 q     当我们把空气视为氧氩氮三元物系时，首先必须考虑氧氩氮三元物系依次精馏的顺序问题，其次是隔板模型优化组织问题，最后才是开式热泵供冷供热方案问题。
   第一个问题，空气组分中氧氮含量99%以上，其中氮气含量接近80%，氩含量只有1%，氧氩氮三元物系依次精馏第一精馏塔以氮一氩氧精馏塔近似氧氮精馏塔为有利，依次精馏第二精馏塔为氮氩一氧精馏塔近似氧氩精馏塔，依次精馏第三精馏塔为氮一氩氧精馏分离近似氮氩精馏塔（精氩塔）！依次精馏组顺序决定后，还有一个非常重要的问题，那就是是隔板模型优化组织！最后才是开式热泵供冷供热方案！
; W1 s; K6 a1 l+ D7 X- H    经反复比较，基于新单塔流程的氧氩氮三元物系精馏工艺方案如下！干空气50000NM3经空压机两段压缩至4.2bar，其中5000NM3压力空气经压力空气增压机增压至38bar（空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺参数优化），在主换热器换热后液化过冷经液体膨胀减压后进入设置在空分塔底部的压力空气冷凝器中！共余压力空气45000NM3经涡轮增压在主换热器换热后膨胀制冷进入空分塔参与精馏。从空分塔顶部引出氮气45000NM3，与液氮，液空换热后在主换热器换热复热至常温，其中20000NM3作为产品氮气，25000NM3经氮压机两段压缩至5.4bar，在主换热器换热后进入设置在空分塔底部的压力氮气冷凝器中冷凝为液氮，过冷后送至空分塔顶部作为回流液！从空分塔底部以上25块理论塔板数处引出含氩约10%，含氮0.2%-0.5%的氩馏分进入粗氩冷凝塔进行冷凝分离，从粗氩冷凝塔顶部引出粗氩气（工艺氩气）14000NM3在主换热器换热复热至常温，加压至2.3bar在主换热器换热后进入设置在空分塔底部的压力工艺氩气冷凝器中冷凝为工艺氩气液体，过冷后送至粗氩冷凝塔顶部作为回流液。压力工艺氩气在主换热器换热后，其中约400-450NM3在设置在精氩塔底部的压力工艺氩气冷凝器中冷凝为工艺氩气液体，过冷后送至精氩塔中部作为回流液。另从空分塔压力氮气冷凝器前引压力氮气100NM3在设置在精氩塔底部的压力氮气冷凝器中冷凝为液氮，过冷后送至精氩塔顶部作为回流液。从精氩塔底部引出精氩气400-450NM3，在主换热器换热复热至常温后作为精氩产品。从空分塔底部引出液氧3500-40000NM3，纯度99.5%以上（含氩0.5%以下）的氧气产品6000-6500NM3在主换热器换热复热至常温后作为产品氧气！
    以上基于新单塔流程的氧氩氮三元物系经隔板模型优化后的依次精馏组织方案，既对空气开式热泵一膨胀制冷液化工艺方案及工艺参数进行了优化，也对氧氩氮三元物系依次精馏组织方案进行了隔板模型优化组织！也对开式热泵供冷供热方案进行了优化！这才是可以和基于双塔流程的氧氩氮三元物系经隔板模型优化后的依次精馏组织方案进行比较的工艺方案！

王凌生

日常打卡学习！虽然现在很多知识点不明白。

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确实一下子不容易理解，因为完全不同于(制氧技术)中的叙述方式，结合了近几十年以来精馏理论及技术的最新发展，而(制氧技术)中关于深冷空分精馏部分的内容已经是一百多年前的认识了，那个精馏理论和技术刚从蒸馏向精馏转变过程之中！

Yb2021

  氧氮氩三元物系的精馏，有依次精馏的基本组织方案，空分塔按照氮一氧氩进行精馏组织，在空分塔顶部得到合格的氮气产品，在空分塔底部得到氧氩混合气体，再在第二个精馏塔进行氧氩精馏分离得到合格的氧气产品和工艺氩气。氧氮氩三元物系的精馏，还有一个根据隔板模型的优化精馏组织方案，空分塔按照氮氩一氧进行精馏组织，另从空分塔提馏段引出富氩馏分在粗氩冷凝塔中进行氧氩精馏分离，这样就可以在空分塔顶部得到合格的氮气产品，在空分塔底部得到合格的氧气产品，在粗氩冷凝塔得到合格的工艺氩气。