外行学空分(147)一一双塔流程的提氩(四)

Yb2021

$ Y' @9 w. f8 G  _- C3 z7 d3 W* \   前面的几个帖子一共介绍了三个双塔流程可以采用的提氩工艺方案，一是目前双塔流程的粗氩冷凝塔提氩工艺方案，该方案空分塔(上塔)按照氮氩一氧进行精馏组织（实际上氩馏分引出量以上是氮一氩氧精馏塔，氩馏分引出口以下是氮氩一氧精馏塔提馏段，粗氩冷凝塔是氮氩一氧精馏塔精馏段）。从空分塔(上塔)底部直接得到纯度达到99,5%(含氩小于0,5%)以上的氧气，从空分塔(上塔)提馏段引出含氩10%的富氩馏分在粗氩冷凝塔中进行冷凝分离获得粗氩气，粗氩冷凝器用富氧液空作为冷源，气化后的富氧液空从氩馏分引出口以上一块塔板处返回空分塔(上塔)，这个提氩工艺方案的特点是和空分塔紧密捆绑，同时富氧空气返回空分塔(上塔)的位置和氩馏分引出口位置仅相差一块塔板（这个目前已经改变，改为从富氧液空入口处以下一块理论塔板数处返回上塔），而两者之间的氮气含量相差百倍！富氧空气返回口以上的提馏段气液比看起来很大（这是有问题的，是精馏门外汉的想当然，稍加思考就会知道极不合理），实际上无助于降低氩馏分中的氮气含量，反而极易造成氩馏分中的氮气含量大幅度波动。
   另一个双塔流程的提氩工艺方案，空分塔(上塔)按照氮一氩氧进行精馏组织，提氩采用粗氩精馏塔工艺方案，这样进入下塔的空气数量只需要达到空气总量的60%，当然在空分塔(上塔)只能得到纯度95%的氧气，也没有富余的富氧液空可以作为粗氩冷凝塔提氩的冷源！其方案是同样从空分塔(上塔)提馏段引出含氩10%的富氩馏分在粗氩精馏塔中进行氧一氩精馏分离。其再沸器用压力空气作为热源，冷凝的液空送至下塔中部作为回流液，从下塔来的富氧液空送粗氩精馏塔顶部作为粗氩冷凝器的冷源。气化后的富氧空气和膨胀机后的空气汇合后进入上塔参与精馏。这样空分塔(上塔)由于氩馏分引出(数量约为氧气产量的40%)，相应地空分塔(上塔)底部的氧气引出量减少，其数量约为氧气产量的36%！在主冷凝嚣热负荷及下降液体数量不变的情况下，氩馏分引出口至空分塔(上塔)底部的气液比升高30%，由氮一氩氧提馏段变为氮氩一般提馏段，空分塔底部的氧气纯度从95%提高至99,5%以上。空分塔(上塔)底部引出的氧气和粗氩精馏塔底部引出的氧气汇合进入作为氧气产品。
    上述两个工艺方案毫无疑问都是可行的，而且在能耗上也没有明显区别。从中可以得出结论，在双塔流程下，把95%纯度的氧气进行氧氩分离从而得到99,5%的氧气及粗氩，需要消耗25%空压机的压缩功耗，以单位粗氩计，每标准立方米粗氩精馏功耗在2Kwh以上！这个能耗太高了。
* `' J. b$ |" C/ v* o    我们已经知道所有的深冷空分流程都是开式热泵精馏流程，那么提氩流程当然也可以采用以粗氩为循环工质的开式热泵精馏流程！其工艺方案叙述如下，同样从空分塔(上塔)提馏段引出含氩10%的富氩馏分，粗氩精馏塔顶部的粗氩气体经复热后常温压缩至2,4bar换热后进入设置在粗氩精馏塔底部的粗氩冷凝器中冷凝为粗氩液体送至粗氩精馏塔顶部作为回流液。粗氩气的压缩量为氧气产量的1,35倍，压缩比为2.3！以时产10000立方米的空分装置为例其压缩功耗约为550Kwh！折算为单位粗氩精馏功耗为1.3Kwh，比前面两个工艺方案减少近一半。
    我们将粗氩精馏塔提馏段和空分塔氩馏分引出口以下的提馏段进行比较就会发现，两者之间完全一样，可以进行合并！这样粗氩冷凝器移入主冷凝嚣，氧气产品全部从空分塔(上塔)底部引出，这样优化后和目前双塔流程的粗氩冷凝塔几乎完全一样了，只不过在主冷凝嚣中增加一个粗氩冷凝器并增设粗氩压缩机。而用于膨胀机制冷的空气数量可以从占空气总量的15%增加至30%！