深冷分離技術(shù)裝置在煤制烯烴中的優(yōu)化與發(fā)展

閆立志(內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯)

深冷分離技術(shù)裝置在煤制烯烴中的優(yōu)化與發(fā)展

閆立志(內(nèi)蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯)

氧氣在我們的日常生產(chǎn)生活中的應(yīng)用很廣泛，是人類賴以生存的必需品。在醫(yī)療、化工、冶金和國防等各個方面都占有重要地位。工業(yè)化的制氧技術(shù)有很多類，本文主要介紹了深冷分離技術(shù)在氧氣生產(chǎn)中的應(yīng)用，并介紹了深冷分離技術(shù)制取氧氣的過程中存在的問題和危險因素，提出了相應(yīng)的改善防護措施。

深冷分離;氧氣生產(chǎn);應(yīng)用及危險

1 深冷空氣分離技術(shù)

(1)工作原理 深冷分離主要是先把空氣進行壓縮和冷卻，使空氣液化，空氣中氧和氮占到99．04%，因此，可近似地把空氣當作氧和氮的混合物。當空氣混合物被冷卻壓縮成液態(tài)時，氧、氮可以任意比例混合，構(gòu)成不同濃度的氣體混合物及溶液。利用氮氣和氧氣的沸點不同，其中在相同大氣壓下，氧氣的沸點是90K，而氮氣的沸點比氧氣低為77K。將空氣經(jīng)過蒸餾塔，在塔板上方與蒸汽相互接觸，進行熱量交換，沸點較高的氧氣不停的從蒸汽中冷凝成液體，沸點較低的氮氣則隨著蒸汽的流動，進入到蒸汽中，隨著時間的延長，蒸汽中的氮氣含量不斷升高。這就使得空氣中的氧氣和氮氣分離開來，稱之為空氣的精餾法，這種方法無論是空氣的精餾還是液化都是在低溫環(huán)境中進行的，因此也稱為低溫法空氣分離。這種方法制取氧氣的優(yōu)點是可以大規(guī)模生產(chǎn)，制取的氧氣純度比較高，在大型的制氧廠應(yīng)用非常廣泛。

(2)深冷分離空氣技術(shù)的特點 ①在生產(chǎn)氧氣的過程中，應(yīng)用到的低溫設(shè)備及管道都需要放置在保冷箱中，并在其中填充傳熱系數(shù)較低的絕熱材料，防止環(huán)境中的熱量傳遞進設(shè)備及管道內(nèi)，降低了冷量損失。②低溫設(shè)備及管道的制作材料，在溫度較低的工況條件下要有足夠的韌性和和強度，并且在制作加工過程中，對焊接質(zhì)量和加工性能有較高的要求，大多數(shù)情況下選用銅合金或是不銹鋼材料。③由于空氣并非只有氧氣和氮氣，還存在著其他高沸點的物質(zhì)，如二氧化碳，水分子等。由于空氣的這種特點，需要在進行低溫處理前，利用常規(guī)方法將高沸點雜質(zhì)去除，防止設(shè)備內(nèi)的通道堵塞影響運行。

2 深冷分離空氣技術(shù)在生產(chǎn)中存在的隱患及問題

任何化工生產(chǎn)過程中都存在或多或少的問題，以及危害操作人員健康的安全隱患，深冷分離技術(shù)在生產(chǎn)過程中的問題如下。

(1)空氣組分含有的碳氧化合物以及一些有機化合物，隨著空氣冷卻壓縮一同進入到空氣分離塔內(nèi)，這些碳化物的存在聚集到一定程度后會影響裝置的正常運行，還會影響安全生產(chǎn)，嚴重時甚至會發(fā)生強烈的爆炸。因此需要將空氣進行預(yù)先清潔處理。

(2)低溫液體如果出現(xiàn)漏料的現(xiàn)象時，會對設(shè)備基礎(chǔ)造成損壞，設(shè)備發(fā)生傾斜，進而會損壞整體裝置的穩(wěn)定運行，對操作人員的人身健康也會造成危害。因此應(yīng)當關(guān)注設(shè)備儀表管件的密閉型，在設(shè)計之初應(yīng)當考慮到設(shè)備及管道的熱脹冷縮現(xiàn)象。

(3)與液化后的氧氣接觸過的木材或焦炭等多孔的有機物，一定要妥善處理，若遇到明火或受到一定的沖擊力時，就會發(fā)生非常強烈的爆炸，對生產(chǎn)及個人會造成不可估量的危害。因此，禁止在冷箱內(nèi)堆放多孔有機物質(zhì)。同時將液態(tài)氧氣排放時，應(yīng)當選用專門的液氧排放管以及容器，不能直接排放到地溝。

(4)液態(tài)氧氣經(jīng)過長時間的弱放電及存放，會發(fā)生變化生成深藍色的臭氧，臭氧在存放過程中，若環(huán)境發(fā)生改變是非常容易發(fā)生爆炸的。

(5)被低溫液化后的氧氣會長期沖擊碳鋼板，使得碳鋼板破裂，因此將低溫液體外排的管道以及接收槽不能選碳鋼材質(zhì)的。

(6)存儲低溫液體的密閉容器，若容器或管道的密閉性能降低，會有一定量的熱量從外界傳入，低溫液體吸收熱量然后氣化，壓力就會自動升高，很容易導致管道和容器的壓力超過額定值使管道變形造成危險。因此，必須在管道和容器內(nèi)設(shè)置可靠的安全裝置。

深冷分離空氣技術(shù)制取氧氣的過程中，無論在生產(chǎn)還是儲存環(huán)節(jié)都應(yīng)當做好防范措施，避免安全事故以及運行事故的發(fā)生，降低設(shè)備維修停機頻率，保證氧氣制取過程的安全穩(wěn)定運行。

3 深冷分離技術(shù)的安全穩(wěn)定運行

通過上述對深冷分離空氣制取氧氣過程中存在的安全問題的分析，為了保證設(shè)備的穩(wěn)定運行，應(yīng)當做好以下幾點。

(1)加強對深冷分離裝置設(shè)備的管理，對于生產(chǎn)的設(shè)備，必不可少的日常巡檢，及時發(fā)現(xiàn)危害安全以及穩(wěn)定運行的因素，在事故發(fā)生之前有效的消滅危險源，或是采取有效措施避免，針對不同的危險因素，采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。建立健全相關(guān)的規(guī)章制度，對于分離設(shè)備一定要定期清理定期維護，保證設(shè)備及相關(guān)管道等健康運行。長期帶病運行是導致事故發(fā)生的直接原因，應(yīng)當早發(fā)現(xiàn)早治療，將危險扼殺在搖籃里。

(2)利用先進的安全保障設(shè)備及技術(shù)，防止危險事故發(fā)生。近些年來，空冷相關(guān)的保障技術(shù)也在不斷的更新升級。新工藝和新裝置的運用，大大提升了空冷分離制氧技術(shù)的安全性。例如：用分子篩吸附器來取代切換板式或儲冷器，有利于清理空氣組分中含有的二氧化碳，水分，以及其他碳氧化合物。

4 結(jié)語

為了保證深冷分離制取氧氣的裝置的穩(wěn)定安全運行，需要注意在運行過程中常出現(xiàn)的危險因素。深冷分離技術(shù)也存在著自身的不足，需要在日后不斷的研發(fā)改進，以期生產(chǎn)出更高純度氧氣。

[1]張淮.淺談深冷分離技術(shù)在氧氣安全生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].深冷分離，2013，4(13)：32-34.

[2]肖家立.室內(nèi)制氧機燃爆事故的直接原因調(diào)查報告[J].深冷分離，2013,(4)：42-43.

[3]馬大方.氧氣與相關(guān)氣體的安全生產(chǎn)以及使用的技術(shù)[J].武漢華中理工大學出版社,2014.