氩气，作为工业界广泛采用的稀有气体，以其独特的化学惰性——既不燃烧亦无助燃性，在诸多工业领域中扮演着关键角色。尽管在大气中含量稀少，但通过先进的深冷分离技术，我们能够高效地提取并利用这一宝贵资源。氩气在储存过程中，常因低温贮槽与环境间的热交换而部分蒸发泄漏，造成资源损耗。为此，科研人员创新性地设计了氩气回收器，利用液氮作为冷源，将蒸发的氩气重新液化并回收至贮槽，此举不仅显著提升了氩气的利用率，还为企业带来了可观的经济效益。

在飞机、船舶、原子能及机械工业的精密制造领域，氩气作为焊接保护气，有效防止了铝、镁、铜等特种金属及其合金在焊接过程中遭受空气氧化或氮化，保障了产品质量。同时，在钢铁生产中，氧、氩联合吹炼技术对于提升钢材品质至关重要。此外，氩气还广泛应用于钛、锆、锗等稀有金属的冶炼及电子工业，作为不可或缺的保护气体。其作为激发光源的用途，也在灯泡填充与照明领域展现出了广阔的应用前景。

随着我国工业化进程的加速，氩气的市场需求持续增长，无论是内部生产需求还是外部市场供应，均展现出强劲的增长势头与良好的价格优势。这促使气体生产企业不断探索提升设备效能的新途径，力求在氩气提取率上实现最大化。氩气回收器，作为大型空气分离装置的配套核心设备，通过内置的高效铝制板翅式换热单元，实现了对贮槽气化氩气的有效冷凝液化与再回收，进一步巩固了其在提高资源利用率、促进节能减排方面的重要作用。

图1氩回收器结构图

1．隔板;2．铝制板式单元;3．液氮出口管;4．氩气进口管;5．封头;6．液氮进口管;7．挡板;8．筒体;9．液氩出口管

采用全精馏无氢制氩，具有流程简单、操作方便、安全稳定、氩提取率高等优点，已成近年来空分设备首选的制氩流程。全精馏制氩系统是在粗氩塔中进行氧－氩分离，直接得到氧含量小于0．0002%的粗氩，在精氩中再进行氩－氮分离，得到纯度为99．999%的精氩。由于氧、氩常压下沸点差3K，低温下氧氩两组分相平衡最大精馏温差0．4K，如果用筛板精馏来实现氧－氩分离，约需150～180块理论塔板。规整填料每当量理论塔板压降是每理论筛板的1/8，这样在粗氩塔允许的压降范围内就可以设置相当于170块理论塔板的规整填料实现氧－氩全精馏分离。为降低粗氩塔的高度，往往设置二级粗氩塔，粗氩塔出口氩中氮含量为0．1%以下，粗氩塔出口氩中氧含量小于0．0002%，方可直接进入精氩塔进行精馏，最后在精氩塔中除去氮得到精氩气。

图2空分装置制氩流程图

1．低压氮气;2．高压氮气;3．中压氧气;4．液氩;5．液氮;6．液氧

合成氨工艺产生的尾气，即驰放气，富含约30%的LNG及12%的氩气，传统上多被直接用作燃料，实则其中蕴藏高经济价值的组分被浪费。为此，引入低温分离技术成为一项优化策略，有效回收这些宝贵资源。首先，采用膜分离或变压吸附技术从驰放气中剥离氢气，随后进入分子筛纯化流程，以剔除微量氨，确保气体纯净。接着，纯化后的40℃驰放气经主换热器急剧降温至-120℃，再分流进入粗氩塔与精氩塔蒸发器，进一步冷却至-160℃。在闪蒸罐内，气体经历闪蒸过程后，被导入三个精馏塔实施精细分离。

在精馏塔顶部，分离出氢氮气，这部分气体经主换热器回温至30℃，随后返回合成氨生产流程。同时，粗氩塔与精氩塔顶部产出低压氮气，历经过冷器及主换热器回温至30℃，供给氮压机作为补充。而在精氩塔底部，则可收集到高纯度的LNG（甲烷含量超过95%），塔顶则产出高纯度LAr（氩含量高达99.999%）。此工艺革新显著提升了资源回收率，超过90%的甲烷与氩气得以循环利用，不仅节约了能源，还显著提升了经济效益。

3合成氨尾气回收流程图

1．氨气主换热器;2．低压氮气;3．原料气;4．氢氮气;5．高压甲烷;6．低压甲烷;7．原料气及甲烷主换热器;8．脱氢塔;9．脱甲烷塔;10．氮－氩分离塔;11．液氩;12．高压氮气

氩气回收器的工艺流程

液氮的来源主要有两种工艺，一种是冷箱外布置，单独保温设置，采用液氮液化氩气;另一种是采用放置在空分冷箱内，然后采用自身液氮液化氩气，低温氮气回收。工艺流程如图4所示。与第一种工艺相比，第二种工艺更节能，应用也广泛。

随着空分装置规模的大型化，一般选择带全精馏制氩系统。目前国内外不少空分装置，冷源一般选择液氮，液氮的来源有两种，采用自身液氮或者外购液氮。主要工艺有两种:一种是冷箱外布置，单独保温设置，采用液氮液化氩气;另一种是采用放置在空分冷箱内，采用自身液氮液化氩气，低温氮气回收。

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