氩在空气中的体积占比是 0．932％，它是五种稀有气体中的一种。氩不仅可用于焊接，还在炼钢业、灯泡业、电子工业等领域有广泛应用。因为氩的市场需求很大，并且利润较高，所以各气体生产单位都很重视空分提氩系统的优化操作以及提氩空分装置的挖潜改进。本文以提升氩的经济效益为目的，凭借作者在气体生产厂的工作经历，对该问题展开定性的分析与探讨。空分提氩系统的工作原理是通过低温精馏从空气中提取氩产品的工艺流程（流程简图见图 1），此流程可分为两类，一类是传统制氩，另一类是全精馏制氩。这两种制氩方式的原理大致相同。其一，是在粗氩塔内进行氧一氩分离；其二，是在精氩塔中进行氩一氮分离。传统制氩工艺流程中有所不同的是，粗氩塔仅能实现氧的百分量分离，为 2％，并且还需要加氢除氧才能进一步降低氧含量；而在全精馏制氩工艺流程里，因为采用了规整填料，所以在粗氩塔中能够实现氧的×10-6（ppm）级分离，进而可使氧含量降至（1~2）×10-6。传统制氩和全精馏制氩，塔中精馏工况的建立是相同的。粗氩塔的原料气来自上塔的氩馏分，同时粗氩塔的回流液会返回上塔。下塔的液空为粗氩冷凝器提供冷源，并且液空蒸汽及回流液空会返回上塔。因为氩的蒸汽压力曲线处于氧和氮之间，所以它在精馏塔中的工作特性也处于氧和氮之间。

所有进入空分下塔的氩会随液空和污液氮流出，其中大部分是随液空流出的。在空分上塔中，进入的氩会在上部塔板发生冷凝，在下部塔板进行蒸发，所以会在上塔中部形成氩富集区。从底部开始，浓度逐渐增加，达到最大值之后又开始下降。粗氩塔的进料是来自上塔的氩富集区。上塔氩馏分抽口位置已经确定。上塔精馏工况若发生改变，就会造成氩富集区移动，进而导致氩馏分组分发生变化。当氩富集区上移时，氧含量会过高，从而影响氩提取率；而当氩富集区下移时，氮含量会过高，这会影响粗氩冷凝器的换热工况，情况严重时会出现“氮塞”现象，并且会破坏粗氩塔的精馏工况。由此可见，粗氩塔和主塔的精馏工况存在密切关联，并且相互制约。因为精氩塔与其他塔系的耦合性不强，操作也比较简单，所以本文不对这部分进行探讨。粗氩冷凝器是粗氩塔的关键设备，在冷凝器中，液空与上升的粗氩之间的传热工况，会直接对塔的阻力以及浓度分布产生影响，进而对氩产品的产量、纯度和氩提取率产生很大的影响。但是，蒸发侧压力并不能随意确定，它还要受到粗氩冷凝器液空蒸汽返回上塔处的压力的制约。若蒸发压力保持不变，液空氧含量增多时，蒸发温度会提高，同时冷凝器换热温差会相应地减小。

冷凝器中液空液位高度对浴式换热器换热工况有影响。液空液位高度的存在会在蒸发侧底部产生一定压力，此压力能够克服液空在翅片通道中的流动阻力。并且，随着液空液位的增高，液空的循环倍率会增加，粗氩冷凝器的热负荷也会随之提高。在 2.1 稳态运行中，空分主塔的稳定是氩塔工况正常的前提条件，同时，粗氩塔精馏工况的好坏也会影响到主塔的稳定。在调节氩系统时（主要是粗氩的调节），需要同时对空分主塔和粗氩塔进行调节，这样才能获得较高的氩提取率。因为大部分氩会损失在排放的污氮气中，所以首先要让随污氮气排走的氩尽可能降到最小。在减少装置跑冷损失和复热不足损失的情况下，要尽可能地减少去往上塔的膨胀空气量，同时对污液氮去往上塔的回流量进行调节，以让污氮气中的氧浓度降到最低。在进行这样的调节时，必须保证上塔主冷蒸发侧的氧浓度保持不变。氧浓度增加会致使氩馏分中的氧浓度上升，进而对氩提取率产生影响；氧浓度减少会使得氩馏分中的氮含量增高，让粗氩塔顶部的氮含量增大，冷凝器的换热工况变差，回流液减少，精馏工况也会变差。

其三，合理设定回上塔的液空蒸汽流量以及粗氩抽取量，以此确定粗氩塔中适宜的回流比。空分停车时，粗氩塔釜中集聚的液体其氩浓度处于运行时塔顶与塔底氩浓度之间。冷开车恢复氩塔精馏工况时，若排放掉这部分液体，会造成氩的损失；若过早将其送往空分上塔，会影响主塔氧浓度的分布，反而会延长氩正常精馏工况的建立时间。利用粗氩塔粗氩泵把塔釜液体回流到粗氩塔。同时，要依据塔中换热工况以及精馏工况的变化，逐步提升送往塔上的液体回流量，以防空分主冷氧产品浓度遭到破坏。在空分装置冷开车的初期，由于主塔正常氧浓度梯度还未形成，所以不适合过早地让粗氩塔投入运行。此时氩馏分的氮含量较高，所以粗氩塔冷凝器的换热工况无法建立。而且过多的氮进入粗氩塔，这会对粗氩塔的氩浓度分布产生影响，还会延长粗氩塔中正常氩浓度梯度的建立时间。因此，通常是在上塔主冷侧的氧浓度趋于正常的时候，开始投入粗氩塔。开始时把粗氩塔粗氩排气阀开大来进行排氮，接着开启冷凝器液空蒸汽去上塔的回流阀，等到粗氩塔内的氮含量逐渐趋于正常，粗氩冷凝器也建立起正常温差后，再慢慢把液空蒸汽回流阀开大，让氩馏分流量增加到正常值。

在此期间，要根据氩馏分以及一级粗氩塔顶或粗氩塔（只有一个塔）中部的氧含量，对粗氩排气阀的开度进行相应调整。在不出现“氮塞”影响冷凝器正常工作的情况下，应尽量将其关小，这样能加速粗氩塔中氩浓度的分布过程。当粗氩塔的氧一氩分离快接近正常时，再次把排放阀开大，并且让粗氩排放量增加到正常值。粗氩塔启动时，可把氩馏分的氧含量调整到比正常工况下氩馏分的氧含量高，这样能尽快形成冷凝器的换热工况。在粗氩塔投入期间，要对冷凝器及粗氩塔液位的平稳变化进行监控，要关注粗氩塔中阻力的变化，并且要保证主塔各塔段回流比不会出现较大的波动，以确保氩塔投放过程中主塔工况的稳定。因为一旦主塔的工况出现较大的波动，氩馏分组分的含量就会随之发生改变，这样粗氩塔中的精馏工况也会受到影响。粗氩产量的提高可以通过适当增加粗氩塔冷凝器的热负荷来实现，这样能够增加氩馏分的量，进而提高粗氩产量。做此调整时要对空分主塔进行适当调整。要在保证氧、氮产品要求的情况下，保持氩馏分稳定，并且要尽可能提高污氮纯度，减少氩损失，提高氩提取率。

为减少氩充装放空的损失，可以适当提高充装压力，这样能提高输送液氩的过冷度，同时还可以回收放空的氩气。液氩贮槽的日蒸发率相对稳定，所以可以将这部分放空氩气返回到氩精馏系统（可返回到精氩塔中）参与精馏，以回收低压液氩贮槽的放空损失。设置氩换热器，通过压力液氮来使氩液化并进行回收。在使用这种方法回收氩的过程中，需要控制好液氮的压力，以防出现氩不能液化或固化的情况。3.2.3 要收取液氩汽化的冷量（供给管网用氩），需要考虑管网用氩量。如果输送管网压力下氩的沸点低于压力气氧在其管网压力下的液化温度，那么就可以利用液氩泵后液氩的冷量将压力气氧液化，这可以作为在气氧用量减少时减少氧气放散率的一种调控手段。其他方面：要减少槽车、液氩贮槽的汽化损失，就必须确保槽车、液氩贮槽的真空度。另外，液氩的输送管道绝热层的包裹厚度也应依据最佳厚度来确定。