空分氩塔的调节对工艺的影响

一、氩对空分设备精馏的影响：

1.下塔

下塔仅起预分离作用，大部分氩随氧被洗涤到液空中，氩不能达到高度浓缩，通常液相中含氩量不大于2%。对下塔精馏的影响，液汽比是主要的，氩是次要的。因此，对氧与氮要求一定的情况下，带氩塔与不带氩塔的下塔塔板数基本一样。

2.上塔

当产品氧纯度低于97%，氧气中将含有氮，而氩大部分进入氧气中，故氩对精馏的影响比较小；当氧纯度高于97%，氧气中基本不含氮；当氧纯度为99.5%，一般馏分中氩可浓缩到8~17%左右。当氩浓缩到一定程度，在塔的某一部位出现分离效果差，上下塔板之间组分变化很小(危机点)，此时必须把液空或膨胀空气送入，以打乱原来组分，促使分离。液空都在分离效果差时引入，送入以后分离效果显著改善。在液空进口以下，塔板上组分随氧浓缩，分离越来越困难，氩组分浓度先增大后减少，影响分离效果除了氩之外，还与氧-氩-氮三组分汽液平衡性质有关。在氧纯度为99.5%以上时，冷凝蒸发器上面占上塔塔板数1/3左右的塔板几乎没有氮组份，那里主要是氧-氩分离，而氩的影响更为显著，故上塔以氧-氩-氮三元混合物计算的理论塔板数，比根据氧-氮二元混合物计算多二倍左右。

2.1高低压(含中压)空分设备上塔精馏工况

上塔塔板数为37块，液空进口固定在25块(从下数起)。

和塔内液汽比有关：在上塔有限塔板数和特定液空进料口位置之下，随液汽比增加，氩在提馏段得到高度浓缩；在同一精馏塔内，在固定液空进料口之下，产品有一定数量与质量要求之下，上塔有一最佳分配值。即在上塔精馏段与提馏段有一最佳液汽比，氩对氧与氮分离的影响最小，使产品纯度好产量多。

和抽氩馏分量有关。抽氩馏分越多，提馏段含氩量越大，精馏段含氩量越小。

2.2全低压空分设备上塔精馏工况

空气膨胀直接入上塔增大上升气量或氮膨胀减少上塔喷淋量两者都是挖掘上塔潜力。实际生产尽可能设法减少冷损，

减少冷损膨胀量，增大氧和氮的提取率。与高低压(含中压)空分设备不同的是全低压空分设备多一股空气膨胀直接入上塔，带来氩的分布及其对精馏影响的复杂化。

高低压空分设备：以液空进口为界氩浓缩出现二个高峰：提馏段气相氩含量大于液相；精馏段则相反，但顶部一小段除外，系氮的分压高之故。具体与污氮纯度有关，两峰值高度同塔板数分配比，氧氮纯度，有否带氩塔等有关。带氩塔，精馏段氩浓缩峰显著减低，而提馏段显著增高。

全低压空分设备：多一股膨胀空气入口，以液空与膨胀空气为界出现三个高峰，当带氩塔上二

个氩浓缩峰显著减低，而下一个氩浓缩显著增高。

二、带氩塔与不带氩塔的上塔各段塔板数的分配关系：

1.高低压空分设备

带氩塔的空分上塔精馏段塔板数减少。带氩塔后氮气中氩组分由1.04%下降到0.17%，精馏段受氩的影响小而促使氧氩与氮分离。带氩塔的空分上塔提馏段塔板数增多。

带氩塔时，从主塔抽出氩馏分入粗氩塔，经分离后绝大部分被液化而返回到主塔。在主冷凝蒸发器到抽馏分这一段液汽比增大，对氧纯度起减低作用，这是不利的。如果维持与不带氩塔时的氧浓度和保证含氩高的氩馏分，须增加此段塔板数。

带氩塔后，部分液空进入粗氩塔冷凝器，被蒸发成汽空，使主塔液空喷淋量减少，由于抽氩馏分，上升气量也减少，因此在结构上加以保证，为了使抽口处含氮量减少到0.1%以下在抽口到入口段要有一定的塔板数，保证稳定氩馏分质量。带氩塔，在精馏段的塔板数显著减少而提馏段塔板数显著增多，其减少和增多程度与氩提取率有关，与氮气中氩的浓度，提馏段取出氩馏分多少和氩馏分含氩量有关。因高低压空分设备上塔有潜力-多余回流液，流程和结构合理组织，上塔理论塔板数基本一致。如果改带氩塔，主塔上塔塔板数增多，系结构未改和为了有利于稳定操作和提高产品提取率。

2.加料口位置的选择：

不带氩塔而生产氧纯度99.5%，污氮中含氧未0.3~1.5%时，液空进口位置在回流液含氧60~70%的截面上较好，否则会计算不通或理论板数增加很多。

不带氩塔而生产氧纯度95%，上塔液汽比增大，氩在上塔各截面上积累也减少，液空进口位置在回流液含氧40%左右的截面上较合适。

带氩塔氩的提取率75%，将有50~60%液空送到氩塔冷凝器，蒸发后排出少量液体与蒸汽再送到上塔。其余40~50%液空经过冷器送到液体含氧量接近液空含氧量的塔板上较合适。

带氩塔生产氧纯度99.75%的液氧设备。全低压空分设备：多一股膨胀空气入上塔，氧与氩不易洗涤下来，容易被污氮带走，为保证氧纯度与提取率，带氩塔的上塔塔板数须比不带氩塔的上塔塔板数要多。

冷量问题：保温绝热要好，减少漏液漏气，减少周围空间冷损；热端温差要小，减少复热不足损失；提高膨胀机效率。

三、主塔如何与氩塔相适应

主塔按不带氩工况设计而留有抽口的设备带氩塔时液空进料口位置不符合带氩塔要求，塔板数分配不当，同时氩馏分抽口到液空进料口段出现漏液，开不好氩塔；

主塔按带氩工况设计而实际运转不带氩塔，液空进料口位置偏高，适应不带氩塔工况差，污氮纯度差，氧产量提不高。主塔同时考虑带氩塔与不带氩塔设计，实际运行不带粗

氩塔，操作不稳定，同时电耗增加。

小结

不带氩塔设计的主塔，若要配氩塔，需要作相应的技术改造：

高低压空分设备：要增设液空与液氮过冷器，从而增大主冷热负荷。适当增多提馏段板数，减少精馏段板数，减少氩馏分抽口到液空之间塔板孔的面积，防止漏液。

全低压空分设备：要增加上塔塔板数，合理提高液空加料口和膨胀空气入口，合理减少氩馏分抽口到膨胀空气这一段塔板上小孔面积，

防止漏液。

按带氩塔设计的主塔如改成不带氩塔时，也要改变液空进料口位置，或仍带粗氩塔操作。

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