在工业气体生产领域，空分装置只负责制取氧气、氮气等基础工业气体的核心设备，通过低温精馏技术将大自然的空气分离为单一组分。然而，几乎所有大型空分装置都会在主精馏塔之外增外一套专门的氩塔系统。这样的设计是不是多余？氩气不能在精馏塔与氮氧一起分离吗？本文围绕着氩的物理特性、空分工艺的局限性以及深入理解氩塔的必要性，能够帮助需要空分的用户认识到在工业生产在工业生产中的关键价值。
一、氩的特性
说到氩塔的必要性，先要了解氩的特性。它是一种氮氧常见气体之外的稀有气体，在空气中占有不到1%，看起来含量不高，但却具有独特的物理化学性质，氩气是一种无色、无味、惰性很强的气体更是化学性质稳定，不容易和其他物质发生反应，这个特性完全可以在焊接保护、半导体制造、金属冶炼等领域具有不可替代的作用。然而，正是这种含量不高不低的特点成为了空分装置的分离过程中带来了难题。
从空气组分的沸点来看，氧气为-183℃，氮气为-196℃，而氩气为-185.7℃，正好是氮氧之间。在主精馏塔中，精馏过程完全依赖各组分沸点的差异，通过气液两相的多次接触实现分离。沸点高的氧气会逐渐液相，沸点低的氮气会上升成气相。但氩气的沸点很接近，使精馏塔无法通过常规精馏手段分离。如果不设计氩塔，氩气会大部分随氧气进入氧产品导致纯度下降；同时，少量氩气也可能会混入氮气产品影响氮气质量，所以这种其他纯度要求极高的工业常见来说是无法接受。
二、分离局限
空分装置的主精馏塔通常分为上下塔，下塔主要负责把空气分离为富氧液空和液氮，上塔进一步把把富氧液空分离为纯氧和纯氮。在运行过程中，气液两相在塔板进行传热传质，根据沸点差异实现分离。由于氩气和氧气沸点很接近，在主精馏塔的气液平衡体系中氩气通常在氧气和氮气之间难以被有效提纯。
具体来说为了额外设计氩塔，在主精馏塔上塔中随着精馏过程的进行，当液相中的氧气浓度越高其中夹杂的氩气浓度也会越高形成氩富集区。这个区域位于一般是上塔和中下部。如果不把这部分氩富集区其他引出进一步分离，氩气会持续在主精馏塔循环，不仅影响氧气和氮气的纯度，还会降低整个精馏塔的分离效果。
三、氩塔的作用
氩塔的主要功能就是对精馏塔引出氩富集区气体进行深度精馏，实现氩气的提纯和回收。氩塔通过分为粗氩塔和精氩塔两部分，采用双塔流程进行分离。
粗氩塔的进料来自主精馏塔的氩富集区，氩气含有大量氧气和少量氮气。在粗氩塔中，通过与上升气体进行传热传质，利用氩气和氧气的沸点差异，将大部分氧气冷凝到液相中，使气相中的氩气浓度得到提高，最终在粗氩塔顶部得到粗氩气但存在少量氮氧气。
精氩塔主要把粗氩气进行进一步提纯。通过再次精馏，将粗氩气中的微量氧气和氮气去除。在精氩塔底部，氧气等重组分被冷凝排出；顶部则得到高纯度的精氩气，纯度可达99.999%以上，能够满足不同工业领域的需求。通过氩塔的分离过程，不仅有效去除了氩气对氧氮产品纯度的影响，还将原本难以分离的氩气转化为高价值的产品，实现了资源的最大化利用。
综上所述，空分装置设置额外氩塔，是由氩气的物理特性、主精馏塔的分离局限以及工业需求和经济价值共同决定的。作为工业气体领域的实力企业，盛尔气体具有能定制与安装以及深耕空分技术研发与应用，其配套的氩塔系统不仅精准破解了氩气与氧氮分离的技术难题，保障氧氮产品高纯度输出，更实现了氩气资源的高效回收利用，为企业创造显著经济效益。
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