深冷空分装置氩系统设置研究

怀春雷

(中石化宁波工程有限公司，浙江 宁波 315000)

氩是稀有气体的一种，主要用于焊接保护、金属冶炼、照明技术、生物发酵等行业中[1]。干空气中，氩组分的体积含量约为0.93%，仅次于氮组分和氧组分，深冷分离是工业上生产氩气的主要方式。氩气、氧气、氮气的纯组分露(泡)点分别为-185.7℃、-182.9℃、-195.6℃，氧气和氩气的露点十分接近，氩组分主要影响氧气的提取率和纯度，常规深冷精馏工艺生产的氧气中主要杂质气体为氩气[2]。工业上，深了分离装置的氩组分的处理方式主要有三种：不设置除氩或提氩设施、设置除氩设施、设置提氩设施。

1 不设置除氩或提氩设施

流程见图1所示。

图1 不设置除氩或提氩设施

工艺简述：换热器冷却后的原料空气(流线-1)进入下塔K01；下塔上部得到纯氮组分，可作为氮产品(流线-3)和上塔回流液(流线-4)；下塔底部得到富氧液空(流线-2)进入上塔K02，原料空气中的氩组分随富氧液空进入上塔参与精馏；上塔精馏时，氩组分最为富集的地方在上塔的中下部，即约为图中A点位置，此位置氩组分含量最高；A点之上，氮组分富集，顶部氮组分纯度最高(流线-6)，A点之下，氧组分富集，在底部引出氧产品(流线-5)。

由于该工艺未设置任何除氩或提氩装置，为保证氧气产品的纯度，必然需要将氩组分引至顶部流线-6中，对流线-6的氮气纯度有影响。

由于该工艺未设置任何除氩或提氩装置，为保证氧气产品的纯度，主冷需要更多的热负荷将氩组分转移到气相中，且上塔塔板数需增加，能耗略有增加。……