探究空分技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的一些方法和技巧

摘 要：在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中，空分技術(shù)應(yīng)用十分廣泛?？辗旨夹g(shù)的不斷發(fā)展，在能夠保證生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性基礎(chǔ)上，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，也要重點(diǎn)考慮如何降低空分技術(shù)的應(yīng)用成本、提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量?；诖?，本文首先對(duì)空分技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，進(jìn)而探究空分技術(shù)在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，提出空分技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中降低能耗、保證安全的方法與技巧。

關(guān)鍵詞：空分技術(shù);工業(yè)生產(chǎn);方法;技巧

0引言

在幾十年發(fā)展當(dāng)中，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了空前發(fā)展，化工生產(chǎn)離不開(kāi)空分技術(shù)的應(yīng)用，空分技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用?？辗旨夹g(shù)通過(guò)空氣分離方法有效維持生產(chǎn)系統(tǒng)正常運(yùn)行，確保生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性、安全性?；て髽I(yè)為了能夠降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，從中獲取了更多的經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗和能源使用量。空分系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜， 主要構(gòu)成包括冷箱系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、增壓膨脹系統(tǒng)，無(wú)論哪個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)影響整個(gè)空分系統(tǒng)正常運(yùn)行。所以，在能夠保證空分系統(tǒng)安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低能耗、保證安全，提升空分技術(shù)在化工生產(chǎn)應(yīng)用的效益。

1.? 空分技術(shù)相關(guān)闡述

空分技術(shù)是指將空氣中的氮?dú)狻⒀鯕獾冗M(jìn)行分離一項(xiàng)技術(shù)?？辗盅b置作為一種生產(chǎn)設(shè)備，其內(nèi)部有多個(gè)空氣組件。在空分系統(tǒng)運(yùn)行中，空氣壓縮機(jī)負(fù)責(zé)壓縮空氣，借助分子篩過(guò)濾空氣，一部分傳遞到精餾塔下部，另一部分直接進(jìn)入增壓機(jī)[1]。在精餾塔當(dāng)中，通過(guò)混合蒸汽與混合液體不斷熱交換，最終在塔頂部位直接獲取到高濃度氮?dú)?，塔底部的獲取到高濃度的液氧。據(jù)調(diào)查，隨著我國(guó)煤化產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大、空分技術(shù)不斷發(fā)展，如今的空分系統(tǒng)可以生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)氣體量為600萬(wàn) m3/h 以上。設(shè)備配置、工藝選擇除了會(huì)影響空分技術(shù)的可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還會(huì)影響日常生產(chǎn)、維修成本、損耗量。

2.? 空分技術(shù)在化工生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1???? 煤制油方面

空分技術(shù)在煤制油領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在提供高濃度氧氣提升成油品產(chǎn)出量。煤制油系統(tǒng)當(dāng)中主要分為空分裝置、煤氣化裝置、尾氣制氮裝置、油品合成裝置、產(chǎn)品加工裝置構(gòu)成。原料煤與空分裝置處理的氧氣共同進(jìn)入到煤氣化裝置當(dāng)中，通過(guò)氣化工藝生產(chǎn)出合成氣，之后送往一氧化碳變換裝置，借助高水氣比部分轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ū壤暮铣蓺?，將一定比例的氫氣和一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行合成，從而生產(chǎn)處成品油。空分裝置主要是為煤氣化、硫回收、尾氣制氮等設(shè)備提供高濃度氧氣，而產(chǎn)生的氮?dú)庵饕怯米饔诿簹饣b置?？辗旨夹g(shù)在煤制油領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，通過(guò)分子篩來(lái)凈化空氣，清除其中的雜質(zhì)，最后提煉出高濃度氧氣，這對(duì)煤制油合成有著很大的關(guān)聯(lián)。

2.2???? 煤制氣方面

在煤制氣領(lǐng)域使用空分技術(shù)，雖然相比煤制油領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用更加直接，但整個(gè)應(yīng)用流程也更加復(fù)雜。這是因?yàn)樵诿褐茪猱?dāng)中，空分裝置的最大作用依然是為煤制氣系統(tǒng)提供高濃度的氧氣。煤制氣系統(tǒng)的主要組成包括：空分裝置、煤氣化裝置、粗煤氣耐油耐硫變換、低溫甲醇凈洗化、冷卻、低壓蒸汽吸收制冷、甲烷化、Claus-Scot 硫回收工藝。在整個(gè)煤制氣生產(chǎn)體系中，空分技術(shù)不僅能夠?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)提供高濃度氧氣，還可以提純其他的氣體用作生產(chǎn)，如低溫甲醇洗滌工藝中還可以利用空分系統(tǒng)生成的氮?dú)狻x表空氣，保證整個(gè)煤制氣系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性、穩(wěn)定性。

2.3???? 煤制烯烴領(lǐng)域

在香料、植物精油、橡膠生產(chǎn)領(lǐng)域中烯烴的應(yīng)用十分廣泛，并且烯烴生產(chǎn)也離不開(kāi)空分技術(shù)的支撐。在烯烴生產(chǎn)工藝系統(tǒng)當(dāng)中，主要包括的氣化裝置、凈化裝置、空分裝置、甲醇合成裝置、精餾裝置、烯烴回收、MTO 裝置、聚丙烯裝置等。空分設(shè)備在烯烴生產(chǎn)系統(tǒng)中主要功能是提供高濃度氧氣?？辗盅b置生成的高濃度氧氣直接傳輸?shù)綒饣癄t中，氣化壓力為6.5MPa，反應(yīng)溫度在1350-1400℃時(shí)間，反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水以及少量甲烷、氫硫酸等物質(zhì)。將這些反應(yīng)生成氣體傳輸?shù)郊状己铣上到y(tǒng)[2]。通過(guò)甲醇脫洗硫脫碳凈化之后的合成氣體甲醇在壓縮機(jī)中增壓，循環(huán)氣體在壓縮機(jī)的作用下產(chǎn)生合成所需壓力，將其輸送到合成回路中合成甲醇，使用 Cu-Zn 催化劑作用下，將一氧化碳、二氧化碳、氫氣等合成粗甲醇。MTO 設(shè)備的主要功能是甲醇轉(zhuǎn)化、烯烴回收，所產(chǎn)生的乙烯、丙烯等產(chǎn)物輸送到聚乙烯、聚丙烯系統(tǒng)聚合反應(yīng)。

3.? 化工生產(chǎn)中空分設(shè)備節(jié)能降耗、安全生產(chǎn)的方法與技巧

3.1???? 節(jié)能降耗方面

空分設(shè)備在日常使用中能耗量非常高，大約占據(jù)化工總生產(chǎn)能耗的10%以上，所以降低空分系統(tǒng)能耗對(duì)化工企業(yè)發(fā)展有著重要意義。可以從以下幾點(diǎn)出發(fā)：

（1） 采用新型空壓機(jī)系統(tǒng)。空壓機(jī)作為空分系統(tǒng)能耗的大戶，通過(guò)加強(qiáng)空壓機(jī)制造工藝、設(shè)計(jì)計(jì)算，能夠大大提升空壓機(jī)運(yùn)行效率。部分化工企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始采用等溫型空壓機(jī)，采用了三元流葉輪，具有等溫效率高、冷卻效果好等優(yōu)勢(shì)，在小功率下即可實(shí)現(xiàn)高效壓縮，能耗可降低3%，在大容量壓縮機(jī)中具備更明顯優(yōu)勢(shì)[3]。

（2） 填料上塔。空氣精餾中使用規(guī)整調(diào)料取代篩板。這是由于規(guī)整填料具備塔徑小、壓降小、能耗低等優(yōu)勢(shì)，大大提升操作穩(wěn)定性和分離效率， 可以有效降低塔底壓力、空壓機(jī)排壓量。具實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，該方法的上塔阻力僅為普通篩板塔的15-20%，節(jié)能效果明顯。

3.2???? 安全運(yùn)行方面

空分裝置中主冷凝蒸發(fā)器、氧壓機(jī)是容易發(fā)生爆炸的部分。主冷凝蒸發(fā)器主要是因?yàn)榭諝馓細(xì)浠衔镌趦?nèi)部堆積以及碳?xì)浠衔镱w粒堵塞主冷內(nèi)翅片造成爆炸;氧壓機(jī)是因?yàn)檠鯕庥龅矫骰饘?dǎo)致氣體集聚膨脹造成爆炸。所以消除空分裝置運(yùn)行危險(xiǎn)因素是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題?？梢詮囊韵聨c(diǎn)出發(fā)：

（1） 用分子篩吸附預(yù)凈化。分子篩吸附器采用雙層床凈化、雙層床結(jié)構(gòu)、無(wú)沖擊切換控制的新型設(shè)備，用作吸附二氧化碳、水、丙烯、乙炔、丙烷等雜質(zhì)，這樣可以減少分餾塔中的氣體雜質(zhì)，降低主冷凝蒸發(fā)器的危險(xiǎn)隱患。吸附器底層活性氧化鋁床可以起到分子篩保護(hù)作用，延長(zhǎng)分子篩的使用壽命[4]。而借助 DCS 自動(dòng)切換技術(shù)，具備自動(dòng)判定壓差的功能，提高自動(dòng)切換的可靠性。

（2） 采取內(nèi)壓縮流程。將氧氣外壓縮改為液氧內(nèi)壓縮流程，在液體階段完成升壓過(guò)程，從而提高安全性。同時(shí)，冷箱內(nèi)部設(shè)置液氧泵，可以直接讓液氧汽化，避免整個(gè)管道系統(tǒng)中常常運(yùn)輸高壓氧氣，有效改善了空壓機(jī)在廠房的運(yùn)行安全性。再者，液氧主要產(chǎn)生在上塔主冷周?chē)貉醣靡婚g斷的將其抽出，加壓之后以供使用，這樣在內(nèi)部無(wú)法聚集有害雜質(zhì)， 無(wú)法形成滿足爆炸條件的濃度，杜絕了空分塔產(chǎn)生爆炸的隱患。

4.? 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，空分技術(shù)在化工領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，并且所發(fā)揮的作用愈加明顯。想要充分發(fā)揮空分技術(shù)的效用和功能，必須要結(jié)合化工生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)和要求，考慮技術(shù)設(shè)備的適用性、可靠性，在滿足化工生產(chǎn)基礎(chǔ)上，不斷提升空分系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能性、安全性，這樣才能夠最大程度上提高化工生產(chǎn)效益，為推動(dòng)化工企業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：

胡曉鋒（1990年06月）男，漢，河南安陽(yáng)，本科，助理工程師，研究方向：化工工藝.