外行学空分(149)一一双塔流程的提氩(六)

Yb2021

2 O7 T7 R9 i1 {     粗氩（工艺氩气）是一个氮氩混合气(只含有极微少的氧)，需要进行进一步的氩氮精馏分离以制取合格的精氩产品，在双塔流程中，持别是在空气全部进入下塔的工艺方案时，氩馏分中的氮气含量可以低至几十PPm，这种情况下工艺氩中的氮气也很低有时可以不要精氩塔（这其实是不合理的，要将氩馏分中的氮气含量降低，理论上是非常简单，一是增加富氧液空至氩馏分引出口之间的理论塔板数，二是减少粗氩冷凝塔负荷，减少工艺氩气产量），提高上塔富氧液空入口处以下至氩馏分引出口之间的回流气液比！
: j% r6 u. m/ Z6 H% p; ? 目前双塔流程的精氩塔有不同的工艺方案，但基本上都是常规布局的精馏塔工艺方案，其中有以压力氮气作为精氩塔再沸器（空分术语中称之为冷凝一蒸发器）的热源，以液氮作为精馏塔蒸发冷凝器冷源的工艺方案。这样的精氩塔基本上是一个以氮气为循环工质的闭式热泵精馏流程，当然也不不能为了精氩塔而设置热泵专用的氮气压缩机，压力氮气来自双塔流程的下塔！下塔来的压力氮气在设置在精氩塔底部的冷凝一蒸发器（精馏的标准术语是再沸器)中冷凝加热精氩塔内的液氩使之气化，一部分作为提馏上升气，一部分作为产品氩气引出，自身液化为液氮经减压后进入设置在精氩塔顶部蒸发一冷凝器中气化为氮气（这个蒸发器或者冷凝器其实可以取消，但由于精氩塔处的压力是最低的，如果取消这个蒸发器，则势必提高上塔的压力，综合考虑是不利的），并使精氩塔顶部的氮氩混合气体液化作为回流液，所需要的压力氮气数量大约为氧气产量的6%-7%左右。未冷凝的氮氩混合气体（主要是氮仅有少量氩）又称为废气，通过废气排放阀就地排放，从精氩塔底部得到精氩产品。液氮蒸馏器气化的氮气和污氮气或氮气汇合后在主换热器回收冷量。
+ J3 Z* Z" h# ~- M9 g& ]$ [' Z    精氩塔也可以采用以富氧液空的显热作为精氩塔再沸器热源，以富氧液空气化潜热作为精氩塔冷凝器冷源的工艺方案，这样工艺方案的好处是可以增加上塔的液氮数量提高氧提取率，但设计操作上都很麻烦！
   如果纯粹从精馏有效能效率的角度来说，精氩塔的有效能效率是很低的，存在严重的精馏段液气比和提馏段气液比的不协调，粗氩中的氮气含量越低，不协调越严重！
   如果提氩采用粗氩冷凝塔或常规精馏塔流程，那么精氩塔精馏效率低的问题就必须采用压力空气代替压力氮氩作为精氩产品再沸器的热源和冷凝器的冷源。如果提氩的粗氩塔采用开式热泵精馏流程，那么精氩塔就可以采用工艺氩气，氮气双开式热泵供冷供热精馏工艺方案工艺方案，就可以利用粗氩塔既有的粗氩压缩机，将粗氩压缩后进入精氩塔底部设置的粗氩冷凝器中，一方面加热精氩塔内的液氩，一方面自身液化减压后送入精氩塔中部作为回流液，同时在精氩塔底部设置氮气冷凝器，用来自空分塔的压力氮气在其中冷凝为液氮送至精氩塔顶部作为回流液。相应地精氩塔所需要的压力氮气数量可以从原来约为氧气产量的7%降低到3%以下。这对于改善空分塔的精馏状况，提高氧气提取率有很大的助益。如果精氩塔需要产出液氩产品，那么就可以从粗氩冷凝器引出粗氩液体进入精氩塔中部，精氩塔底部设置氮气冷凝器，冷凝后的液氮送至精氩塔顶部作为回流液，这样在精氩塔底部就可以得到液氩产品。