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        深冷分離技術裝置在煤制烯烴中的優(yōu)化與發(fā)展

        2017-03-03 12:18:52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
        化工管理 2017年13期
        關鍵詞:沸點氮氣氧氣

        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)化的制氧技術有很多類,本文主要介紹了深冷分離技術在氧氣生產(chǎn)中的應用,并介紹了深冷分離技術制取氧氣的過程中存在的問題和危險因素,提出了相應的改善防護措施。

        深冷分離;氧氣生產(chǎn);應用及危險

        1 深冷空氣分離技術

        (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,在大型的制氧廠應用非常廣泛。

        (2)深冷分離空氣技術的特點 ①在生產(chǎn)氧氣的過程中,應用到的低溫設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備及管道內(nèi),降低了冷量損失。②低溫設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,防止設備內(nèi)的通道堵塞影響運行。

        2 深冷分離空氣技術在生產(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,會對設備基礎造成損壞,設備發(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。因此應當關注設備儀表管件的密閉型,在設計之初應當考慮到設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)設置可靠的安全裝置。

        深冷分離空氣技術制取氧氣的過程中,無論在生產(chǎn)還是儲存環(huán)節(jié)都應當做好防范措施,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,為了保證設備的穩(wěn)定運行,應當做好以下幾點。

        (1)加強對深冷分離裝置設備的管理,對于生產(chǎn)的設備,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,采取相應的應對措施。建立健全相關的規(guī)章制度,對于分離設備一定要定期清理定期維護,保證設備及相關管道等健康運行。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備及技術,防止危險事故發(fā)生。近些年來,空冷相關的保障技術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.淺談深冷分離技術在氧氣安全生產(chǎn)中的應用[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.氧氣與相關氣體的安全生產(chǎn)以及使用的技術[J].武漢華中理工大學出版社,2014.

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