簡述空分技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的一些方法和技巧

楊春輝

[摘要]當(dāng)前我國已經(jīng)從以前的農(nóng)業(yè)大國轉(zhuǎn)變成為了工業(yè)大國，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)也得到了空前的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)離不開空分設(shè)備的使用，尤其是在串口生產(chǎn)的過程中，空氣分離技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過空氣分離能夠有效維持生產(chǎn)系統(tǒng)順利運行，保證生產(chǎn)設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。工業(yè)企業(yè)為了降低生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，獲得更多的經(jīng)濟利益，節(jié)省能源和降低消耗已經(jīng)成為了工業(yè)行業(yè)發(fā)展的主要趨勢?？諝夥蛛x系統(tǒng)十分復(fù)雜，其主要由以下四部分構(gòu)成：冷箱系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)以及增壓膨脹系統(tǒng)，這四部分系統(tǒng)缺一不可，無論哪部分系統(tǒng)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致空氣分離系統(tǒng)無法正常運行。本論文的主要內(nèi)容就是對空分技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要分析，希望能夠為相關(guān)研究做出一定的貢獻(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]空分分離技術(shù)；工業(yè)生產(chǎn)；工業(yè)設(shè)備；氣體；空氣壓縮機；膨脹制冷：氮氣預(yù)冷系統(tǒng)

引言

什么是空氣分離裝置呢？空氣分離裝置屬于化學(xué)裝置，其主要作用是將空氣中各種氣體成分進(jìn)行分離，其中主要包括氮氣部分、氬氣部分、氧氣部分等，這些氣體對在工業(yè)生產(chǎn)中有著非常重要的作用，因此，空氣分離裝置在工業(yè)領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。

空氣分離裝置的運行過程為：首先空氣分離裝置中的空氣壓縮機對空氣進(jìn)行壓縮處理，再通過分子篩裝置將空氣中的雜質(zhì)進(jìn)行初步去除，隨后一部分的空氣會進(jìn)入到蒸餾塔裝置中，剩余部分的空氣經(jīng)過膨脹式制冷處理之后就會進(jìn)入鐵塔。精餾塔的塔頂部就能產(chǎn)出具有較高純度的氮氣，在精餾塔的底部就會產(chǎn)出具有較高純度的氧氣。隨著我國工業(yè)發(fā)展飛速提升，工業(yè)行業(yè)已經(jīng)對空氣分離裝置給予了充分的重視，而且空分技術(shù)的使用和空分裝備的配置對空氣分離裝置的高效性、低成本性和穩(wěn)定性等有著重要影響。

一、對當(dāng)前使用最廣泛的空氣分離方法的簡要分析

當(dāng)前，在工業(yè)生產(chǎn)中使用最為廣發(fā)的空氣分離方法主要為：深度冷凍分離方法、變壓吸附分離法以及膜分離法。

（一）對深度冷凍分離方法的簡要分析

深度冷凍分離方法的主要流程為：現(xiàn)將原料空氣進(jìn)行處理使其液化，隨后再根據(jù)氧氣和氮氣具有不同的沸點在精餾塔中進(jìn)行精餾處理，將液化處理之后的空氣進(jìn)行精餾之后就能將空氣中的氧氣和氮氣成分分離出來，深度冷凍分離方法在大型空氣分離設(shè)備中使用最多，生產(chǎn)成本較低，能夠獲得更多的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)出純度較高的氧氣產(chǎn)品和氮氣產(chǎn)品。

（二）對變壓吸附分離方法的簡要分析

深度冷凍分離方法的生產(chǎn)條件為常溫環(huán)境，其主要原理分為兩部分：第一，深度冷凍分離方法發(fā)揮作用的前提是由于沸石對氮氣成分的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了對氧氣成分的吸附能力，通過這個原理就能將空氣中的氧氣成分和氮氣成分分離出來：第二，氧氣分子同氮氣分子相比，其處于分子篩微孔中的擴散速度較高。

當(dāng)前，深度冷凍分離方法設(shè)備容量還沒有得到較大的提升，而且此類設(shè)備所生產(chǎn)出來的氧氣產(chǎn)品和氮氣產(chǎn)品的純度同其它設(shè)備相比純度較低，因此，這類設(shè)備需要繼續(xù)優(yōu)化完善。

（三）對膜分離方法的簡要分析

膜分離方法的主要是通過高分子聚合薄膜具有的滲透選擇性發(fā)揮作用的，高分子聚合膜將空氣中的氧氣成分和氮氣成分分離出來就是膜分離方法，使用膜分離方法的生產(chǎn)裝置的容量和產(chǎn)品純度也具有一定的限度，其生產(chǎn)出來氮氣產(chǎn)品的純度要低于99，5%。

二、對空氣分離工藝步驟的簡要分析

空氣分離工藝的主要流程為：空氣原料先要經(jīng)過過濾裝置處理，通過過濾裝置就能將空氣中的雜質(zhì)去除出去（雜質(zhì)主要為空氣中的灰塵和各種機械小顆粒），隨后再使用無油空氣壓縮機裝置對經(jīng)過過濾處理的空氣原料進(jìn)行壓縮，將空氣壓縮到0.7MPa以下，在壓縮的過程中產(chǎn)生的熱量再經(jīng)過水冷卻裝置處理，處理完成之后再經(jīng)過預(yù)冷機組進(jìn)行預(yù)冷處理，將其溫度降低到2攝氏度至10攝氏度。上述處理階段中會有一部分的游離水分析出，這部分游離水分再經(jīng)過分子篩純化裝置處理之后，就能將空氣原料中剩余的二氧化碳成分、乙炔成分等成分分離出來。分子篩純化裝置通常有兩個，其中一個分子篩純化裝置在運行的時候，另一個進(jìn)行再生，遠(yuǎn)程控制裝置復(fù)雜對純化裝置進(jìn)行切換。

在被純化裝置處理之后的空氣溫度要到達(dá)15攝氏度左右，隨后再分成兩部分進(jìn)行下階段處理：其中一部分空氣（此部分較多）會進(jìn)入空分冷箱進(jìn)行處理，在部分空氣會在主板換熱裝置里面同返流的冷氣相遇發(fā)生換熱作用，換熱作用完成之后溫度就會降低到液化溫度，當(dāng)此部分空氣液化之后就會從V1閥門流入下塔部分。其余空氣（占少數(shù)）會進(jìn)入增壓機進(jìn)行增壓處理，在經(jīng)過增壓機處理之后就會進(jìn)入冷箱裝置，隨后作為同第一部分氣體相遇的冷氣流發(fā)生換熱作用。

空氣經(jīng)過下塔部分處理之后就會分成液氮部分和富氧液空部分，上升氮氣會同上塔底端的液氧發(fā)生換熱作用，進(jìn)而氮氣發(fā)生液化，與此同時液氧會發(fā)生汽化。通常生產(chǎn)出來的液氮要分成兩部分，其中一部分會流入下塔裝置中最為回流液，剩余的液氮會在過冷裝置中同純氧發(fā)生換熱作用，換熱作用完成之后進(jìn)入上塔頂端。而在下塔裝置中的富氧液空會被抽出在過冷裝置中同純氮發(fā)生換熱作用，換熱作用完成之后進(jìn)入上塔成為回流液。

空氣原料繼續(xù)在精餾塔上塔部分和下塔部分處理之后，最終就能在上塔的頂端部分獲得具有較高純度的氮氣產(chǎn)品，在上塔底端部分就能獲得具有較高純度的氧氣產(chǎn)品。除此之外，各種工業(yè)企業(yè)比如化工行業(yè)、電氣行業(yè)、鋼鐵能源行業(yè)在生產(chǎn)的過程中都會排放工業(yè)廢氣，這些工業(yè)廢氣對空分裝置的正常運行造成了非常嚴(yán)重的威脅，一旦危險氣體進(jìn)入空分裝置便會對空分裝置的安全性和穩(wěn)定性造成影響，因此，相關(guān)部門必須對空分裝置的安全性給予足夠的重視，加大對危險氣體的監(jiān)督力度，防止更嚴(yán)重的事故發(fā)生。只有這樣才能保證生產(chǎn)過程的安全性，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和社會效益。

三、結(jié)束語

綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)中使用空分工藝主要是用來將大氣中的氧氣成分、氮氣成分以及其它稀有氣體成分進(jìn)行分離，這些氣體產(chǎn)品有著非常重要的作用。endprint