外行学空分（224）一一氩馏分中的氮气含量如何计算（4）

Yb2021

" k7 p! F, J- ^9 E; U   空气全部进入下塔的工艺方案不是双塔流程的标准工艺方案，双塔流程的标准工艺方案是空气中的87%左右进入下塔，其余13%用于膨胀制冷后进入上塔参与精馏。现在我们讨论一下在这样情况下，该如何计算氩馏分中的氮气含量。
     仍以处理干空气50000NM3，产氧10000立方米的空分装置为例，则进入下塔的空气数量为43500NM3，膨胀制冷空气6500NM3。富氧液空中的氧氩含量40%。富氧液空入口处至氩馏分引出口处理论塔板数25块。
    首先计算粗氩冷凝塔未投入运行前氩馏分引出口位置的气相中的氮气含量。和双塔流程空气全部进入下塔时的情况不同，由于存在6500立方米的膨胀制冷空气，上塔的提馏段和空气全部进入下塔粗氩冷凝塔投入运行后的情况一样，上塔的提馏段实际上已经被膨胀制冷空气入口分为两段，其中膨胀制冷空气入口处至富氧液空入口处有3块理论塔板数。
   首先计算出与膨胀制冷空气平衡的液相组成，氧氩含量51%（和膨胀制冷空气过热度相关过热度越大液相中的氧含量越高，这是压力1.15bar，过热度接近于零时的计算结果），再计算出膨胀制冷空气入口处以下的氮一氩氧提馏分离最小回流气液比，其结果是0.537！粗氩冷凝塔未投运前，实际回流气液比是0.637！实际回流气液比比最小回流气液比大18%，膨胀制冷空气入口处已经占去3块理论塔板数，尚余理论塔板数22块，可以计算出氩馏分引出口位置气相中的氮含量在10PPm的级别！比空气全部进入下塔工艺方案同一位置的氮气含量低得多！
    粗氩冷凝塔投入运行后，按照合理的提馏段组织，富氧空气从膨胀制冷空气入口处以下一块理论塔板数处进入上塔提馏段参与提馏（在实际上就是富氧空气和膨胀制冷空气混合后进入上塔），这个时候，与富氧空气入口平衡的液相组成是氧氩70%，计算出最小回流气液比是0.446。
/ I* G8 b% i- @# `4 K1 u    如果粗氩冷凝塔进气量8000NM3，则实际回流气液比为0.57，比最小回流气液比大25%，氩馏分中的氮气含量在PPm级别，如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回上塔参与提馏，则损失理论塔板数10块，氩馏分中的氮气含量在100PPm级别。
; s9 ~& V1 H+ j( O9 n5 X! _    如果粗氩冷凝塔的进气量为10000NM3，则实际回流气液比是0.545！比最小回流气液比大20%，氩馏分中的氮气含量在10PPm。如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回上塔参与提馏，则由于富氧空气的冲稀，损失理论塔板数10块，则氩馏分中的氮气含量在100PPm级别。
7 v" J8 N$ ^/ n2 i    如果粗氩冷凝塔进气量为11000NM3，则实际回流气液为0.522，比最小回流气液比大15%，氩馏分中的氮气含量在100PPm级别。如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回上塔参与提馏，则氩馏分中的氮气含量达到1000PPm级别。
3 A- i3 y1 |, x: N( w1 a% V7 f    如果粗氩冷凝塔进气量12000NM3，则实际回流气液比为0.508，比最小回流气液比大14%，氩馏分中的氮气含量在100PPm级别，如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回参与提馏，则氩馏分中的氮气含量在1000PPm级别。
   如果粗氩冷凝塔进气量13000NM3，则实际回流气液比为0.486，仅比最小回流气液比大8%，则氩馏分中的氮气含量达到1000PPm级别，如果富氧空气从氩馏分引出口以上一块理论塔板数处返回上塔参与提馏，则氩馏分中的氮气含量已经达1%以上。氮阻问题已经发生了！