外行学空分（226）一一提氩部分的总结

Yb2021

   提氩是空分装置设计和操作的一大难点，前面我们讨论了粗氩冷凝塔的最大氩提取率和实际提取率，又讨论了空分装置氩提取率的影响因素。分析了氮阻问题出现的原因，讨论了如何进行氩馏分中的氮气含量计算，分析了氩馏分中氮气含量变化的影响因素和粗氩冷凝塔投入运行后，氩馏分中的氮气含量变化规律。现在总结如下！
. U- g: L8 q# ]9 K6 p, Q- z      一，首先必须明确一个问题，氧氮二元物系精馏工艺方案和氧氮氩三元物系精馏工艺方案是完全不同的，氧氮氩三元物系精馏工艺方案至少需要两个精馏塔，实际上需要三个精馏塔才能实现。上塔加粗氩冷凝塔实际上是由两个精馏塔优化组合而成！其中氩馏分引出口以上的上塔是氮一氩氧精馏塔，上塔氩馏分引出口以下加粗氩冷凝塔是氮氩一氧精馏塔！其中粗氩冷凝塔是氮氩一氧精馏塔的提馏段。进入粗氩冷凝塔的氩馏分中的氩含量在6%-12%范围之内，其最大氩提取率33%，实际氩提取率在30%以下。粗氩冷凝塔实际回流液气比仅比最小回流液气比大不到0.3%！
/ D7 @$ c1 _1 h* l    二，空分装置的氩提取率是进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量和氩馏分中的氩含量及粗氩冷凝塔实际氩提取率三者的乘积，粗氩冷凝塔实际氩提取率是基本不变的情况下，影响全空分装置氩提取率的关健因素是进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量（粗氩冷凝塔负荷）和氩馏分中的氩含量的高低。以小时处理标准状况干空气50000NM3，氩馏分中的氩含量10%为例，如果粗氩冷凝塔进气量（粗氩冷凝塔负荷）13000NM3，则工艺氩气（折纯）产量390NM3，则粗氩冷凝塔氩提取率30%！全空分装置氩提取率86.7%！
   三，氩馏分中的氩含量由氩馏分引出口以下至空分塔（上塔）底部的理论塔板数，氧气产品纯度（氧气中的氩含量），及实际回流气液比决定，在实际操作中基本上是固定不变的。
     四，氩馏分中的氮气含量由富氧液空以下至氩馏分引出口的提馏段精馏状况决定。其中影响因素有富氧液空中的氮含量（富氧液空纯度），富氧液空入口处至富氧空气返回口的理论塔板数，富氧空气返回口以下至氩馏分引出口的理论塔板数。其中富氧空气中的氮含量对氩馏分中的氮含量影响较小，富氧液空中的氮含量从60%增大至64%，在富氧空气至氩馏分引出口之间理论塔板数10块时，氩馏分中的氮气含量将增加5%，如果理论塔板数20块氩馏分中的氮气含量将增加10%！富氧液空入口处和富氧空气返回上口之间的合理理论塔板数在3块之间。过少则富氧液空入口处以上的气相中氧含量将明显上升，需要增加污氮引出口至富氧液空之间的理论塔板数或回流液气比以保证氧提取率，同时也不利降低富氧空气入口处以下的液相中的氮气含量，从而影响氩馏分中的氮气含量，如过多则势必挤占富氧空气返回口以下至氩馏分引出口之间的理论塔板数也是不利的。应该尽可能增加富氧空气返回口至氩馏分引出口之间的理论塔板数，一方面可以让氩馏分引出口以上的提馏段回流气液比尽可能低，以降低富氧液空入口处以上的气相中的氧含量，提高氧提取率，另一方面增加粗氩冷凝塔负荷以提高空分装置氩提取率。这需要精密计算权衡利弊才能做出的优化，当然这是一个见仁见智的问题。
* g, x3 z8 }' |      五，氩馏分中的氮气含量在粗氩冷凝塔投运之前，及粗氩冷凝器加负荷的过程中变化极大，不联系粗氩冷凝塔的负荷而突出氩馏分中的氮气含量指标，没有实质性的意义。
! R* `6 @/ h$ y0 d   六，氩馏分中的氮气含量指标合理的控制范围应该在0.1%-0.5%，对应的工艺氩气中的氮气含量2%-10%！继续降低氩馏分中的氮气含量既没有必要也没有益处。
4 G' ?& K3 @- v5 T* y7 U/ O8 K    七，氩馏分中的氩含量也是一个非常重要的工艺参数，在同样空分装置氩提取率的条件下，提高氩馏分中的氩含量将降低粗氩冷凝塔负荷（进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量），而粗氩冷凝塔负荷（进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量）的降低。将大幅度降低氩馏分中的氮气含量（或者可以减少富氧空气返回口氩馏分引出口之间的理论塔板数），但是否有利需要综合考虑，也需要详细计算权衡利弊。
    空分塔（上塔）本质上是氧氮氩三元物系的隔板模型优化组织方案，其中上氩馏分引出口以下的提馏段和粗氩冷凝塔构成一个完整的氮氩一氧精馏塔。氩馏分引出口以上的上塔提馏段和精馏段构成一个完整的氮一氩氧精馏塔。形成俗称的双头蛇结构，而所谓氮阻问题即是双头蛇拉扯的结果！明白了这个，该如何防止氮阻现象的出现也就一目了然了。
    粗氩冷凝塔目前是空分装置操作的一大难点，投运也极为困难，粗氩冷凝塔投运要掌握以下的几个要点。
   一，空分装置投运后，粗氩冷凝塔应首先低负荷投运，所谓低负荷投运，即进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量控制在设计负荷的50%左右，具体的办法是控制工艺氩气引出量在设计工艺氩气取出量50%左右，则进入粗氩冷凝器的富氧液空数量和进入粗氩冷凝塔的氩馏分数量亦在设计值的50%左右。
    待粗氩冷凝塔在50%负荷下操作稳定达标后，逐步增加工艺氩气引出量，相应增加富氧液空送粗氩冷凝器数量，则粗氩冷凝塔负荷逐步提高，在粗氩冷凝塔负荷提高过程中要注意观察氩馏分中的氮氩含量变化情况，同时注意空分塔氧氮气纯度及其它的变化情况，当粗氩冷凝塔负荷接近设计负荷90%时，进行一次全面分析判断，再决定是否进一步提高粗氩冷凝器负荷。

tclkmswn

讲得好！学习了

Yb2021

谬赞了，我是一个外行初学者。

Sunqh

想尽可能提高氩提取率时，就会增加氮塞风险。尤总学空分，看看那个气液两相平均密度的问题会否？

Yb2021

看了，很高明！液体气体摩尔比9比1，等摩尔气体积足液体的近千倍，液体的体积只有气体体积的1%左右，你说气液两相的平均密度是多？除了让人说你高明外，这种脑筋急转弯的问题还有何用？！

Sunqh

不是脑筋急转弯，有实用价值的，能说明提升气大概要多少才够。我以前曾在杂志上看到过一个错误的算法，按他的算法，提升气要很多，其实计算方法错了。你直接回答问题，不要王顾左右。

Sunqh

我可以说，很多人不会算，那位作者不会，审稿人和编辑也没看出来。但尤总当初能考上中科大，应该与众不同。

Sunqh

有人说，学空分理论没有用，实际操作能力才有意义。这不过是他理论没学好实践经验又不足的托辞，理论和实践如同一架人字梯，起初看似分离开的，上升到一定高度后，就交织到一起，相互支撑了。

Sunqh

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流体输送高度与ρgh有关，其中ρ是流体密度，g是重力加速度，h是输送高度，压力差一定时，输送高度h与流体密度ρ成反比。两种不同密度的流体混合流动时，需要计算它们的平均密度。

Sunqh

印象中，我提出的空分问题，尤总一个都不会，即使简单问题，也无法从0突破。