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空气中氩的体积分数为0.932%,它的沸点介于氧、氮之间。当它进入下塔并沿塔板逐块上升时,由于氩、氧相对氮来说是难挥发组分,它们要比氮更多地冷凝到液箱中去。通常,气箱中的氩浓度应逐渐降低,但是,由于空气中含氧量比氩大得多,而且氧与氩相比又是难挥发组分,因此,氧比氩更多地冷凝到液箱中去,所以在最初的几块塔板上,气箱含氩浓度相对地有所提高。但随着氧的大量冷凝,气箱含氧量减少,氩冷凝相对逐渐增加,因此,气箱含氩量逐渐减少,到塔顶后只有百分之零点几的含量。由于液空中氮还占60%左右,因此,氩大部分冷凝在液空中。一般来说,下塔液空中含氩在1.3%~1.6%,液氮中含氩才百分之零点几。
- ?# m# v4 Q8 M0 w% x2 X+ H 在液空进料口上、下分别有两个富氩区。原因是含氩1.3%~1.6%的液空从液空进料口下流时,在塔板上遇到上升的蒸气,有部分液体要蒸发出来。其中,易挥发组分氮要比氧、氩更多地蒸发到气箱中去,所以液箱的氧、氩浓度逐渐提高。但是,经过一定数量的塔板,液箱中的氮基本蒸发完了,剩下的仅有氧、氩组分,液体再往下流实际上是进行氧、氩分离了。由于氩对氧来说是易挥发组分,在下流过程中氩比氧蒸发得多,因此液体中含氩量又逐渐减少,这样就形成液空进料口以下的富氩区。 / l+ e \6 c" ?) \
提馏段的上升蒸气和液空节流后的蒸气中都含有一定数量的氩。蒸气在上升过程中遇到下流的冷液体后,就有部分蒸气要冷凝成液体。其中难挥发组分氧、氩要比氮更多地冷凝到液箱中去,因此气箱中氩含量本应逐渐减少,但因为气箱中氧的含量大于氩,而且氧对氩来说是难挥发组分,所以氧比氩更多地冷凝到液箱中去,因而在最初的几块塔板处氩的浓度相对有所提高。随着氧的大量冷凝,氩冷凝量相对增加,气箱中氩的含量逐渐减少。这样就形成了液空进料口以上的富氩区。 1 H1 U2 T- H% ?( Z: i9 Q' ^
氩在上塔的分布是随氧、氮产品和浓度的变化而变化。氧产量减少,氧的纯度就要提高,此时富氩区就往上移,即精馏段的富氩区的含氩量要增高,而提馏段富氩区的含氩量减少。这是因为在同一块塔板上气箱中氧、氩、氮含量的总和应该是100%,液箱中氧、氩、氮含量的总和也是100%。如果产品氧的纯度提高了,也就是说提馏段塔板上气箱和液箱的含氧浓度增加,而氧、氩、氮三者之和是100%,因此氩、氮含量必然减少。又由于空气中的含氩量是一定的,提馏段的含氩量减少,精馏段的含氩量必然相应增加。如果氮产量减少,氮的浓度就要提高,此时富氩段要下移。即精馏段的富氩区含氩量要减少,提馏段富氩区的含氩量要增加。' {6 X m8 W o2 ?- f' p0 z, u& i
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