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双塔流程提氩方案

双塔流程提氩方案
2021.10.11
作者: 迪尔空分

九五至尊vi网址-九五至尊517888网址-九五至尊vi老品牌游戏双塔流程共有三个提氩方案,一是粗氩冷凝塔方案,二是常规布局的氧氩精馏塔方案,三是开式热泵氧氩精馏方案。其中第二、三方案都是氧氩精馏方案,而第一个方案是冷凝分离方案,二者之间利弊比较如何?

三个提氩方案共同点都是从上塔提馏段中部引出含氩10%的氩馏分。它们之问也有极大的不同,其中粗氩冷凝塔方案氩馏分引出数量是氧气产量的1-2倍至1-3倍,而第二、三技术方案氩馏分的引出数量都是氧气产量的0-4倍,是粗氩冷凝塔技术方案引出数量的1/3左右,另外粗氩冷凝塔技术方案还有同等数量的液体富氩馏分返回上塔。第二、三技术方案都不存在这个问题。

    现在比较一下粗氩冷凝塔和常规布局的氧氩精馏方案之间的利弊得失。

九五至尊vi网址-九五至尊517888网址-九五至尊vi老品牌游戏无论是采用第一还是第二方案,就空分装置而言,过膨胀机的空气数量不变,装置的冷量平衡不变,上塔液氮不变,氧气产量和氧提取率不变。但提氩部分变化就大了。

九五至尊vi网址-九五至尊517888网址-九五至尊vi老品牌游戏首先如果采用第二方案,氧气产品纯度在塔板数不变的情况下将有很大的提高,其原因在于无论是上塔底部至氩馏分引出口还是氩馏分引出口至提馏段顶部,采用第二方案的实际气液比都比采用第一方案时大很多,当然其原因是不同的,上塔底部至氩馏分引出口是因为上塔底部氧气引出数量减少相应增加上升气数量而导致气液比上升,氩馏分引出口至提馏段顶部则是由于富氧空气返回数量大于氩馏引出数量。

九五至尊vi网址-九五至尊517888网址-九五至尊vi老品牌游戏    其次可以在很大程度上避免氮阻的问题,即使出现氮阻处理起来也是非常简单的。首先由于粗氩冷凝塔方案和粗氩精馏塔方案,在粗氩中的氮含量相同时,相应氩馏分中的氮含量相差两倍,即粗氩精馏塔方案引出氩馏分中的氮含量可以比粗氩冷凝塔高两倍,同时粗氩塔方案提馏段实际气液比大于粗氩冷凝塔方案,如果塔板数不变则采用粗氩塔方案时氩馏分中的氮含量低于采用粗氩冷凝塔方案时的氮含量低。两个因素共同作用使出现氮阻的可能性大幅度下降。即使出现氮阻,采用第二方案即粗氩塔方案时处理起来也非常简单,只要减少氩馏分引出数量即可。

如果采用第一方案则全装置的氩提取率只能达到85%左右,粗氩冷凝塔的氩提取率只有33%左右,而采用第二方案全装置的氩提取率可以达到90%以上,氩是空分高价值产品,提取率高低是一个非常重要的指标。

    采用第二方案增加了一个提馏段,大体需要30块左右的理论塔板数。工程条件限制是指提氩塔的高度,而粗氩冷凝塔为了使液体富氩馏分自流返回上塔是悬宕布置的,采用第二方案后,保持提氩塔高度不变,在粗氩冷凝塔悬空位置至地面就有充分的空间布置提馏段。真正需要考虑的是当氩提取率上升氩气产量提高,需要增加精馏段的理论塔板数,而这个问题也不能通过增加粗氩冷凝嚣冷凝量而解决,因为当粗氩冷凝嚣冷凝量达到一定数量后,增加粗氩冷凝器冷凝量只能带来精馏段液气比很小的提高而能耗则大幅度提高。解决的办法很简单。

九五至尊vi网址-九五至尊517888网址-九五至尊vi老品牌游戏    第一是在保持提氩塔高度不变的条件下,从提馏段挤出部分理论塔板数给精馏段。因为粗氩精馏方案不存在富氩液体返回上塔的问题,而粗氩冷凝塔悬空处至地面可以安排的理论塔板数超过提馏段需要的理论塔板数。第二是可以采用提氩塔分段的办法来增加精馏段的理论塔板数。第三可以采用多热泵技术来控制精馏段需要的理论塔板数。当然第一个方法最简单,第二个办法已经在粗氩冷凝塔流程中得到运用,第三个办法必然导致流程复杂化,只有在制取高纯氩产品(例如要求粗氩中的氧含量低于0.01ppm时,才有必要采用。

   总而言之,第二方案比目前的粗氩冷凝塔方案要有利得多。至于为什么粗氩冷凝塔方案仍然是唯一实际运用的技术方案,其原因只能用路径依赖来解释了。

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