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如何實現用全精餾方法提取精氮,它與加氫法相比有何特點?

   2010-10-05 428
導讀

答:常規的制氬方法先從精餾塔抽取含氬達9%~12%的氬餾分,再在粗氬塔中進行氧氬分離,獲得96%Ar+2.5%O2+1.5%N2組成的粗氬。然后

答:常規的制氬方法先從精餾塔抽取含氬達9%~12%的氬餾分,再在粗氬塔中進行氧氬分離,獲得96%Ar+2.5%O2+1.5%N2組成的粗氬。然后經加氫除氧純化后,最終在精氬塔實現氬、氮分離,獲得99.999%的精氬產品。
加氫法除去粗氬中的氧,是一種傳統的氬精制法,應用化學原理在粗氬中加入純氫氣,粗氬中氧與氫在鈀觸媒的催化作用下化合成水,并放出熱量,約1%的氧可使塔溫升高230℃。
加氫后粗氬經冷凍機降溫,除去生成的水,再經活性氧化鋁干燥器除去微量水,得到的粗氬含氧量為1×10-6~2 ×10-6,含氬量為97%左右,其余為氮。這種方法的工藝流程復雜,產品提取率低,設備費用及運行費用高,安全性差。
所謂全精餾制氬,即全部用精餾的方法除去餾分氬中的氧、氮,得到高純氬氣。通常氬一氮的分離都是用全精餾的方法來實現的。由于氧一氬在常壓下沸點僅差3K,非常接近,如果用低溫精餾來實現氧一氬分離,約需要150~180塊理論塔板,用篩板塔來分離的實際塔板數需要170~200塊塔板,以每塊塔板阻力為0.3kPa計算,170塊塔板產生的壓差為51kPa。粗氬塔頂粗氬蒸氣的冷凝是靠冷凝器另一側富氧液空蒸發,而蒸發側的壓力與上塔中部的操作壓力相平衡,可確定粗氬塔頂部的溫度和壓力,而粗氬塔底部餾分氬入口的壓力取決于上塔中、下部的壓力。這樣看來,粗氬塔的總壓差是有限的,估計在5~18kPa,允許設置50~60塊塔板,這樣在粗氬塔精餾獲得的氬氣中含氧量只能在2%~3%。
規整填料每當量理論塔板的壓降是每理論篩板的1/8左右,這樣在粗氬塔允許的壓降范圍內就可以設置相當于170塊理論塔板的規整填料,實現氧一氬的全精餾分離。為了降低粗氬塔的高度,往往采取設置二級粗氬塔,工藝流程如圖17所示。一級粗氬塔出口氬中氧含量為2%~3%,二級粗氬塔出口中氧含量小于10-6,可直接進入精氬塔進行精餾。
兩者相比,全精餾法制氬工藝具有流程簡化、操作方便、安全、穩定,氬的提取率高的優點,雖然設備投資目前要稍高一些,但隨著規整填料的發展,該技術有很大推廣價值。
 
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