外行学空分(160)一一双塔流程的提氩(八)

    双塔流程共有四个提氩方案，一是目前的粗氩冷凝塔方案，二是以压力空气为粗氩精馏塔再沸器热源以液空为冷凝器冷源气化后的空气与膨胀制冷空气汇合后进入上塔常规布局的氧氩精馏塔方案，三是以空气为粗氩精馏塔再沸器热源，液空返回下塔中部作为回流液，同时用下塔富氧液空作为粗氩精馏塔冷凝器冷源，气化后的富氧空气返回上塔的常规布局精馏塔方案。四是冷凝器设置在上塔底部以工艺氩气为循环工质的开式热泵粗氩冷凝塔工艺方案。
     四个提氩方案共同点都是从上塔提馏段中部引出含氩10%的氩馏分，其原因前面已经说明过了不再重复！
    第一个方案是目前运用的提氩工艺方案，其缺点是无论设计还是操作都非常困难且存在所谓的氮阻问题。
$ `0 N$ S1 d' A9 y: p! R! h    第二个工艺方案，无论设计还是操作都不困难，也不存在氮阻问题，但氧气产品分别从上塔底部和粗氩精馏塔底部引出，氧气产品纯度控制较麻烦。由于可用的压力空气数量有限，空分装置中氩提取率不高。
5 Y1 ^# ~( D( ~* Q    第三个方案，下塔形成双热泵冷凝分离，有利于提高下塔液氮纯度及提高下塔送上塔液氮数量，但要求的压力空气压力略高。
     其中第一，第四方案粗氩冷凝塔方案氩馏分引出数量是氧气产量的约1,0倍至1,1倍，而第二，第三粗氩精馏塔工艺方案氩馏分的引出数量都是氧气产量的约0,4倍，是粗氩冷凝塔技术方案引出数量的30%-40%。
% }1 J) k  a0 H8 p0 x" c- n* {$ D5 x: q    第一个，第四方案是粗氩冷凝塔方案，第二，三方案都是粗氩精馏塔方案，第二，三工艺方案都可以进行进一步的优化，实际上我们很容易发现，粗氩精馏塔的提馏段和上塔氩馏分引出口以下的提馏段完全是平行关系。只要把粗氩精馏塔再沸器移入主冷凝器内，两者完全可以合并！这样设备上更加紧凑！同时氩馏分引出量四个方案也一致了，氧气产品也全部由上塔底部引出。同时设置在主冷凝器的空气冷凝器中产生的液空也不再送至粗氩冷凝塔冷凝器和下塔中部作为冷源和回流液，而统一送至空分塔上部作为回流液。而统一以下塔来的富氧液空作为粗氩冷凝塔的冷源。
   总而言之，目前双塔流程的提氩工艺方案在三元物系的精馏分离上是符合隔板模型的优化组织方案，虽然有其它可以比选的提氩工艺方案，但并不具有优势！只有采用以工艺氩气为循环工质冷凝器设置在主冷凝器的开式热泵供冷供热粗氩冷凝塔工艺方案拥有相对于目前双塔流程的提氩工艺方案多方面的优势！
   

  目前的双塔流程之所以采用粗氩冷凝塔提氩流程，是因为双塔流程的空分塔是按照氮氩一氧进行精馏组织的。空分塔之所以采用氮氩一氧进行精馏组织，是因为只有如此才能取得较高的氧提取率。还有一个重要的原因，就是规整填料出现之前全精馏提氩是无法实现的，当时由于上塔理论塔板数有限，氧气纯度要超过95%是非常困难的。只能通过增设增效塔(粗氩冷凝塔的初级版本)，把氧气纯度提高到95%以上，规整填料出现后，上塔理论塔板数大幅度增加，全部膨胀空气可以全部进入参预精馏，氧提取率上升。同时全精馏提氩可成为了可能，增效塔也就顺势升级为粗氩冷凝塔！这就是所谓的路径依赖！

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