文档介绍：关于全精馏制氩设备中粗氩塔的操作
1、前言
随着企业的改革和空分技术的进步,我厂把原有的两台第四代流程的3200空分设备改造成具有第六代流程特点的空分设备。而第六代空分的显著特点就是全精馏制氩,所以粗氩塔的操作非常重要。现我把粗氩塔的操作做简单的介绍。
2、设备简介
我厂现有的设备有:杭州制氧机厂产KDON4500/9000型KDON6000/13000-XX型KNON12000/26000型分子筛全精馏制氩的空分系统各一套。
3、氩馏分的成分分析
在制氧机生产过程中,氩馏份是制取粗氩的原料气。氩馏份由Ar、O2和N2三种气体组成。氩在上塔的分布是有规律的。在上塔的提馏段(液空进料口以下)将形成一个氩富集区,最高氩含量约可达到15%,既然它是制取粗氩的原料气,那么氩含量应该越高越好。但是,氩馏份中Ar含量增高的同时,N2含量也会增高;而N2含量的增高,会破坏粗氩塔的正常工作。所以,必须控制好它的成分组成。根据设计计算,氩馏份的最佳组成是Ar:9%~10%;O2:90%上下;N2≤%。
4、粗氩塔的工作原理
粗氩塔实际上是一个分离氧、氩的精馏塔。由于氧、氩的沸点接近,分离较困难,氩馏中约有三分之二的氩被洗涤下来,同时,氩馏分从下部
进入,底部液体中含氩量很高,它又回到上塔参于精馏,因此氩馏分只有一小部分作为粗氩产品,氩馏分量需为粗氩量的30~35倍,说明粗氩的氩提取率很低。另外,氧、氩的挥发度均接近于1。因此分离氧、氩的需要的塔板数很多,粗氩塔的工作阻力较高。例如筛板粗氩塔的阴力为16~20KPa;规整填料粗氩塔的阻力约为15Kpa。因此粗氩塔精馏工况是否正常对氩的产量和纯度影响很大。
5、粗氩冷凝器
粗氩冷凝器与主冷凝蒸发器比较,在结构上有相似之处。只是粗氩冷凝器侧的介质是液空,冷凝侧的介质是粗氩一。粗氩获得冷量被冷凝,同时液空被蒸发。在蒸发侧的液空,是以一定的循环倍率在其通道内流动,即在通道内有大量液空在循环流动,加热汽化的只占小部分。如图所示。一般情况下,液空循环量与汽化量在7~10倍。循环倍率越大,传热强度就越大,粗氩冷凝器的热负荷就越大,反映在粗氩塔上,就会使粗氩塔阻力升高。在冷凝器结构一定的情况下,循环倍率主要受粗氩冷凝器的温差和液空液位两个因素的影响。液空在蒸发通道内受冷凝侧粗氩气的加热,液空得到热量,温度升高并部分汽化,使其比重变小。这样,通道内压力小于通道进口处的压力,使液空在通道内向上流动。所以业氩冷凝器的温差是产生循环倍率的前提,没有温差,液空就不会自动循环。而粗氩冷凝器的温差,主要由液空的组分、蒸发测的压力决定的,当然还液空液位的影响,粗氩冷凝器蒸发侧的液空组分在60~70%O2的范围内,在一定的压力下,不同的含氧量就会有不同的蒸发温度。影响液空的含氧量主要有两个因素:一个是下塔液空的含氧量,下塔液空含
氧量越高,蒸发侧的液空含氧量也就越高,使冷凝器的蒸发温度升高,平均温差减小;另一个是液空回流量的大小,在产品设计时一般已考虑了取液空的总量的2~10%作为回流液空量。一般情况下,这个百分比每增加一个百分点,~%个百分点,相应地使蒸发侧的温度降低,从而达到扩大冷凝器温差的目的。液空蒸发侧压力对冷凝器蒸发温度的影响,一般情况下,蒸发侧的压力越低,