国际上最新空分装置多为变负荷型，而国内尚属空白。在国内制氧机变工况及生产组织优化控制的研究中均以实际摸索经验为主，而没有相应的理论支持。针对目前国内钢铁企业氧气连续生产与用户用氧不均衡的状况，本文以唐钢中厚板20000Nm3/h空分装置为原型，探讨了空分装置不同工况条件下精馏塔的各种工艺参数的优化计算方法并进行实践，在生产中取得显著成效。 论文主要工作如下： 1.介绍了唐钢中厚板20000Nm3/h空分装置及其工艺流程特点，分析了采用跟踪调节控制技术实现优化工艺参数变负荷生产的可行性。 2.研究了O2-Ar-N2三元物性数学模型。采用Peng-Robinson状态方程及相应的物性参数计算O2-Ar-N2三元物系的性质具有较高的准确度，为工艺参数的优化建模和计算奠定了理论基础； 3.建立了精馏塔数学模型，较准确地反映了空分精馏过程，能够适应不同工况条件下的精馏计算； 4.通过求解精馏塔的数学模型，对空分装置各精馏塔及整个精馏系统进行模拟计算，并以此为基础优化变工况工艺参数，分别计算出氧气产量最大工况（110％）、氧气产量最小工况（90％）、氧气产量设计工况、液态氧气产量最大工况等四种条件下的工艺参数优化结果。 对唐钢中厚板20000Nm3/h制氧机变工况工艺参数优化生产进行了实施，结果表明，精馏塔的数学模型和计算方法是可靠的，能够满足各种变工况条件下的精馏计算。通过本研究课题的实施极大地降低了氧气放散率，达到了节能减排的目的；同时降低了企业运行成本。此外，对于分析精馏过程、优化操作具有实用价值。