外行学空分(186)一一新单塔流程的双热泵工艺方案(六）

   双塔流程的提氩常见的工艺方案是以富氧液空为冷源和粗氩冷凝塔方案，气化后的富氧空气返回上塔的提馏段，富氧空气的入口和富氩馏分引出口中间只相隔一块理论塔板数，上一块塔板气相中氮含量高达60%，而下一块理论塔板气相含氮只有0.5%甚至几十ppm，这样空分塔工况稍有波动，极容易引起富氩馏分中的氮含量大幅度波动，引发粗氩冷凝塔氮阻。对于新单塔流程的提氩而言，这个氮阻问题是不存在的。因为新单塔流程的粗氩冷凝器的冷源是液氮和液空。气化后的空气和氮气分别和膨胀机后的空气及空分塔顶部的氮气汇合，不存在富氩馏分中氮气含量大幅度波动的可能性（液空分配不当，氩馏分进入粗氩冷凝塔的数量过大，仍然可能造成氩馏分引出口以上提馏段回流气液比偏小，氩馏分中的氮气含量升高引起氮阻问题的可能性）。
% ~6 x) m. |& _" V   新单塔流程的双热泵基本工艺方案中是以液空作为粗氩冷凝器作为冷源，常压液空和粗氩的沸点相差甚大，以液空作为粗氩冷凝器的冷源能量利用上是不合理的，但新单塔流程的双热泵工艺方案又没有富氧液空可以作为粗氩冷凝器的冷源这是一个问题。只要认识到深冷空分流程是开式热泵精馏流程，那么就很容易想到提氩也可以采用以粗氩为循环工质的开式热泵精馏流程。当然这个开式热泵提氩精馏流程同样也可以用于双塔流程和古典单塔精馏流程。
    以时产10000NM3氧气装置为例具体的工艺方案如下，在空分塔底部上设置一个粗氩冷凝器，从粗氩冷凝塔顶部引出的粗氩气体14000立方米换热后温度100K，压力1,0bαr经深冷压缩至2.1-2,4bar，除部分送到精氩塔底部上的粗氩冷凝器外，其余进入设置在空分塔底部上的粗氩冷凝器中冷凝为粗氩液体过冷后送到粗氩塔顶部作为回流液。对于新单塔流程的基本工艺方案来说，进入空分塔底部上的空气量相应地从空气数量的22500NM3减少至10000NM3，而进入膨胀机空气数量相应地从27500NM3增加至40000立方米。而对新单塔流程双热泵比选工艺方案进入空气冷凝器的空气数量也从42500NM3减少至30000NM3相应膨胀机空气数量从7500NM3增加至20000NM3。
* K1 W* j/ d% R7 d   对于小型空分装置来说，由于设备性能参数较低，一般情况下直接采用新单塔流程的双热泵基本工艺方案即可，但随着空分装置的规模增大，设备性能参数的提高，提氩采用以粗氩为循环工质的开式热泵精馏流程就变得有利了！
! _% Z6 s# @$ ^/ ]; ]% e: c0 D   以粗氩为循环工质的开式热泵提氩精馏工艺方案不但适用于新单塔流程，同样也适用于双塔流程。当然其粗氩冷凝器设置在主冷凝器中，这样进入下塔的空气数量就可以从占空气总量的87%减少至60%，相应进膨胀机的空气数量增加至空气数量的40%。
    这样空气氮气粗氩气就构成了三个基本的热泵。可以称之为氧氩氮三元物系的三热泵精馏基本工艺方案。
/ Q! `1 Y5 b0 I& z    粗氩热泵的设置，使空分塔底部至氩组分引出口按照氮氩一氧进行精馏组织，以保证空分塔底部的氧气纯度达到99,5%以上。如果需要提高空分塔底部的氧气纯度，那么只需要增加粗氩压缩量就可以一方面提高氧气纯度的同时增加粗氩的产量。相对于目前双塔流程通过增加进入下塔的空气数量直至取消低温膨胀机空气全部进入下塔要有利得多！

“双塔流程的提氩只有一个工艺方案，那就是以富氧液空为冷源和粗氩冷凝塔方案，气化后的富氧空气返回上升的提馏段，富氧空气的入口和富氩馏分引出口中间只相隔一块理论塔板数，”
——来自尤总帖子

尤总短笛无腔的习惯依旧，富氧空气入口和富氩馏分引出口中间理论塔板数一般是12~14块，在空分上塔各段中是第二多，仅次于氩馏分抽口至上塔底这一段。
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2 E$ k* C  y, l5 t) }尤总的所谓节能，几乎都是计算差错的功劳。精馏塔计算和主换热器计算要比机器效率计算复杂得多，没有相应软件基本上是寸步难行。尤总羽扇纶巾谈笑间，未免自信得过度了。