空氣分離技術(shù)運(yùn)行調(diào)優(yōu)措施探討

葉鵬(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000)

空氣分離技術(shù)運(yùn)行調(diào)優(yōu)措施探討

葉鵬(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內(nèi)蒙古呼倫貝爾021000)

隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)的加速發(fā)展，我國對氣體的需求量大幅增加，對氣體純度的要求極高，因此，有必要對空氣分析技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文介紹空氣分離工藝流程，重點(diǎn)分析了空氣分離技術(shù)，并且提出專門適應(yīng)改善空氣分離技術(shù)目前存在不足之處的一些措施，旨在提高空氣分離技術(shù)的水平，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展。

空氣分離技術(shù)；調(diào)優(yōu)措施；低溫法

目前，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶動了氣體產(chǎn)業(yè)，加速了工業(yè)化進(jìn)程，對空氣分離技術(shù)有一定的研究。然而，隨著我國很多行業(yè)趨向走大型化道路以及氣體工業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)對氣體的需求量愈來愈大，純度要求越來越高。因此，針對市場龐大的需求，我國需要大量的大型空氣分離設(shè)備，引進(jìn)先進(jìn)的空氣分離技術(shù)，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行，提高空氣分離的效率。

1 空氣分離的流程及技術(shù)方法

眾所周知，氮?dú)?、氧氣、氬氣和些許微量雜質(zhì)組成了人們生活中所需要的空氣，而利用空氣各組成部分物理性質(zhì)的不同，將工業(yè)所需的氮?dú)狻⒀鯕?、氬氣等氣體從空氣中分離，這個過程就是所謂的空氣分離。傳統(tǒng)的空氣分離方法稱為非低溫法，它主要包括膜分離、化學(xué)分離、變壓吸附等，但這些空氣分離法都存在固有的缺陷，即提取的氣體純度低，產(chǎn)量有限。為了滿足現(xiàn)在國內(nèi)市場的需求，一種低溫空氣分離法出現(xiàn)了，它克服了傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，成為大型空分的主要技術(shù)。

低溫精餾法作為低溫空氣分離法的主要方法，它的空分流程為：首先空氣經(jīng)由空氣過濾器對空氣進(jìn)行去塵去雜處理；其次送入透平壓縮機(jī)，使氣體溫度升高，再被通入空氣冷卻塔進(jìn)行冷卻液化處理；最后根據(jù)各氣體物理沸點(diǎn)的不同，將液化后的氣體送入精餾塔，實(shí)現(xiàn)氣體的分離的目的。該技術(shù)得到的氣體純度高，產(chǎn)氣量大，受到國內(nèi)各大空分廠家的歡迎。

2 空氣分離技術(shù)的現(xiàn)狀

目前，我國對于空氣分離技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟。通過引進(jìn)國外先進(jìn)的空分技術(shù)，在經(jīng)過一定的研究，我國的空分技術(shù)取得了較快發(fā)展。但仍存在一些問題，空氣分離裝置和空氣分離技術(shù)都是針對某個局部進(jìn)行的改進(jìn)，缺乏整體的優(yōu)化和創(chuàng)新。

2.1 全精餾無氫制氬

采用低溫精餾法獲取氬氣過程中，傳統(tǒng)工藝通過通常是加氫來抵消空氣中的氧氣，從而得到工業(yè)所需的氬，然后根據(jù)氬氣和氮?dú)馕锢矸悬c(diǎn)的不同，采用低溫精餾法去除氬氣中氮，進(jìn)而得到成品氬氣。但這種方式安全性差，投資成本高，不僅需要精確的控制添加的氫氣，還造成氫氣的浪費(fèi)，可靠性差。

2.2 空分設(shè)備能耗高

空壓機(jī)組與主換熱器是造成空分設(shè)備能耗高的主要影響因子。排氣量是否順暢是影響空壓機(jī)組能耗的關(guān)鍵，而影響排氣量的因素包括空壓機(jī)入口的過濾網(wǎng)與級間溫度。空氣經(jīng)過空壓機(jī)入口處的過濾器進(jìn)行去塵去雜質(zhì)處理時(shí)，經(jīng)過一定時(shí)間后，會有粉塵或雜質(zhì)占附到過濾網(wǎng)上，阻礙氣體的流通。同樣級間溫度升高也會降低排氣量，從而增加空分設(shè)備的能耗。

一般情況下，空分設(shè)備的主換熱端要保持3℃以內(nèi)的溫差范圍，而主換熱器調(diào)節(jié)不當(dāng)或熱交換不完全就會造成熱量增加，冷量損失，進(jìn)一步導(dǎo)致溫差變大，上塔運(yùn)行不正常，氧氣純度下降，質(zhì)量降低，能耗增大。

3 空氣分離技術(shù)的優(yōu)化

提高產(chǎn)品產(chǎn)量，提高設(shè)備效率，降低設(shè)備所耗蒸汽、電能和循環(huán)水，進(jìn)一步降低氧氣生產(chǎn)單位能耗，是每個空分廠家都在努力追求的目標(biāo)。低溫精餾法是空氣分離技術(shù)的有效方法，針對目前空氣分離技術(shù)存在的問題，本文提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

3.1 規(guī)整填料技術(shù)

規(guī)整填料技術(shù)已經(jīng)成為空氣低溫精餾法中最重要的技術(shù)，因其較高的效率和較小的用壓代替了篩板。首先采用規(guī)整填料塔，降低了下塔、上塔與氬塔的操作壓力，有效地分離了氧氣和氬氣。其次，填料塔的直徑小于篩板，運(yùn)輸?shù)玫綐O大的便利。最后，將規(guī)整填料塔應(yīng)用到低溫精餾法中，不僅安全性得到提高，分離穩(wěn)定性變強(qiáng)，還便于操作，簡化了空分流程，得到了高質(zhì)量的氬氣產(chǎn)品。

3.2 系統(tǒng)優(yōu)化

每個空分廠家所期望達(dá)到的目標(biāo)是能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)效率高，因此，對空壓機(jī)組和主熱換器進(jìn)行優(yōu)化是一種改進(jìn)措施。對空壓機(jī)組入口的過濾網(wǎng)進(jìn)行及時(shí)清理或更換，可以有效地降低空氣阻力，提高空氣的流通量。于此同時(shí)，促進(jìn)循環(huán)水的流通，保證水溫不會過高，降低各級間的系統(tǒng)壓力，從而確保空氣壓縮機(jī)組的排氣量順暢運(yùn)行。

對于主熱換器的溫差過大而引起的能耗量的增加，有效的控制溫差的大小是解決此問題的關(guān)鍵。熱端溫差大，則熱交換不完全而引起的冷損就大，因此，將主熱換器的氣體排放量在高低壓換熱器處進(jìn)行合理的分配，盡量降低熱端的溫差，可以有效的降低空分設(shè)備的能耗，提高產(chǎn)品氧的質(zhì)量和提取效率。

4 結(jié)語

通過研究空氣分離技術(shù)的工作流程，重點(diǎn)分析了空分技術(shù)目前存在的一些問題，并提出了相對應(yīng)的調(diào)優(yōu)措施。而低溫精餾法是優(yōu)化空氣分離技術(shù)運(yùn)行的主要措施，有效地提高了工業(yè)氣體的制取效率，改善了產(chǎn)品氣體的質(zhì)量。為了進(jìn)一步提升空氣分離技術(shù)的水平，確?？辗衷O(shè)備的穩(wěn)定和安全，因此，需要繼續(xù)深入探索和設(shè)計(jì)。

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葉鵬(1988-)，男，漢族，籍貫：吉林省吉林市學(xué)歷：本科畢業(yè)院校：北京化工大學(xué)職稱：助理工程師研究方向：深冷空氣分離技術(shù)