外行学空分（223）一一氩馏分中的氮气含量如何计算（三）

Yb2021

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   前面两个帖子均是在假定富氧液空中的氧氩含量40%的情况下，对粗氩冷凝塔投运前和投运后的氩馏分中的氮气含量变化及其规律进行了粗略计算和分析。现在我们讨论一下富氧液空中的氧氩含量变化对氩馏分中的氮气含量的影响。
( A8 B) W" L7 i$ `1 D! r   在粗氩冷凝塔未投运之前，氩馏分中的氮含量等于富氧液空中的氮含量÷[1+3.2X（L/L0一|）]的n次方，其中L是实际回流气液比，L0是最小回流气液比，n是富氧液空入口处至氩馏分引出口位置的理论塔板数。从以上公式来看，富氧液空中的氧含量变化对氩馏分中的氮气含量影响不大，其实不然，富氧液空中的氧含量的变化，将改变最小回流气液比，从而对氩馏分中的氮气含量产生较大的影响。
   目前双塔流程在采用内压缩工艺方案及制取高比例液体产品时，富氧液空中的氧氩含量很低（36%）以下，现在我们以36%的氧氩含量的富氧液空为例，通过计算来说明富氧液空中的氧氩含量对最小回流气液比的影响并进而影响氩馏分中的氮气含量。
$ B1 O% g% a( j. F   仍以空气全部进入下塔，产10000立方米氧气空分装置为例，用于粗氩冷凝器气化后的仍以在富氧液空入口处以下3块理论塔板数处返回上塔。首先计算氧氩含量36%的富氧液空平衡的气相组成，结果是氧氩11.7%，氮含量88.3%！其次计算氧氩含量36%的富氧空气平衡的液相组成为氮32.5%，氧氩67.5%。首先计算出粗氩冷凝塔未投运前，富氧液空以下至氩馏分引出口位置的最小回流气液比，结果是0.61！再计粗氩冷凝塔投运后，富氧空气返回口以下至氩馏分引出口的最小回流气液比是0.449！
' V1 O. M! N6 a6 m5 j5 _   在粗氩冷凝塔来投入运行前，实际回流气液比为0.654仅比最小回流气液比大7%！氩馏分引出口位置的氮含量在1000PPm以下。
2 m# S/ f" f7 Q3 m3 \! u7 s+ ^' Q    当粗氩冷凝塔投入运行后，如果粗氩冷凝塔负荷10000立方米，则高能提馏上升气数量为18500立方米，这个时富氧空气返回以下至氩馏分引出口的实际回流气液比是0.605！比富氧空气返回口至氩馏分引出口实际回流气液比比最小回流气液比大30%，虽然富氧空气返回口以上占去3块理论塔板数，但氩馏分中的氮气含量降低至0.1PPm以下！而如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数加入上塔参与精馏，则氩馏分中的氮气含量在100PPm级别，如果从富氧液空入口处以下一块理论塔板数处返回上塔参与精馏，氩馏分中的氮气含量同样在0.1PPm左右但略高于富氧空气从富氧液空入口处以下3块理论塔板数处返回上塔参与提馏的工艺方案。
   当粗氩冷凝塔负荷15000立方米，则上升气数量降低至13500立方米，富氧空气返回口至氩馏分引出口位置的实际回流气液比降低至0.534，比最小回流气液比大18%，氩馏分中的氮气含量将达到PPm级别。如果富氧空气和现在一样从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处加入上塔参与精馏，则氩馏分中的氮气含量将达到100PPm级别。
4 w* s1 [6 @. B6 Q) W. U+ p   当粗氩冷凝塔负荷16000立方米，则上升气12500立方米，实际回流气液比0.51，比最小回流气液比大13%，氩馏分中的氮含量在100PPm这个级别。如果富氧空气按照现在的方案从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处加入上塔参与提馏。则氩馏分中的氮气含量将达到1000PPm级别。
    以上是根据富氧空气从富氧液空以下3块理论塔板数处加入上塔参与提馏的计算结果，如果富氧空气不是从富氧液空入口处以下3-4块理论塔板数处加入上塔参与提馏，而是从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处加入上塔，那么情况会发生什么变化呢？ 首先富氧液空入口处以下3块理论塔板数处和富氧液空入口处之间两者的提馏状况完全一致，和富氧空气是从富氧液空入口处以下3块理论塔板数加入上塔还是从氩馏分引出口以上一块理论塔板数加入还是从之间任何一块理论塔板数处加入上塔参与提馏没有关系。但从富氧液空入口处3块理论塔板数处以下情况却发生了很大的变化，如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处加入，则从富氧液空入口处以下3-4块理论塔板数至氩馏分引出口以上一块理论塔板数处，其间共有约22块理论塔板数，由于富氧空气数量比高能位提馏上回流气（和氩馏分组成接近）的数量大，它的冲稀作用使这一段的提馏推动力降低一半以上，22块左右的理论塔板数只相当于11-12块理论塔板数。相应粗氩冷凝塔负荷情况下，氩馏分中的氮气含量相比于富氧空气从富氧液空入口处以下3-4块理论塔板数加入上塔的情况升高1-2个数量级！
     富氧液空中的氧含量变化，对氩馏分中的氮气含量变化影响是不小的，但在实际操作中，产品方案已定，富氧液空中的氧氩含量变化范围不大，不是一个决定性的因素，但会影响粗氩冷凝塔负荷的极限值（粗氩冷凝塔负荷超极限值就会发生氮阻问题），影响工艺氩气产量。