王彥春

摘 要：現(xiàn)階段我國的經濟不斷發(fā)展，煤化工產業(yè)也隨之逐步發(fā)展起來，不僅設備在不斷升級，裝置也在向規(guī)?；l(fā)展，而作為煤化工的項目配套核心部分，空分裝置的單套空分規(guī)模在不斷地擴大，且總規(guī)模也在逐漸加大，隨著對空分裝置需求的不斷重視，那么，它的安全運行就顯得十分重要，針對這一問題，筆者著重對煤化工空分裝置的安全運行進行了相應地探討并提出了相關的解決措施。

關鍵詞：煤化工 空分裝置 安全運行

中圖分類號：TM919 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（c）-0025-02

氣化爐以及空分設備是煤化工項目中的兩個核心性的設備，但目前的特大型空分配套空壓機、氧透、增壓機以及高壓低溫閥門等，都存在一定的危險系數(shù)，并且在運行的過程中能耗高、效率低，所以這個項目在實施時一定要注重工作質量并通過切實的措施來提升安全指數(shù)[1]。

1 空氣分離工藝流程簡析

1.1 簡介

空氣分離又被稱為空分，是通過空氣中的氣體所具有的不同物理性質，把它們從中分離出來的過程，一般情況下，可以通過這一過程分離出氮氣和氧氣的同時，也可獲取到氬氣以及氦氣等稀有氣體。

1.2 空氣分離作用流程

空氣分離裝置的主要用途是將空氣中的氧氣分離出去，具體的實施方法有以下幾類，分別是變壓吸附法、低溫精餾法和薄膜滲透法，不同的空氣分離裝置的流程不同。

變壓吸附法，是將空氣作為原料，利用分子篩的吸附能力，使之在一定壓力的作用下，通過空氣中所含的氮、氧分子所處分子篩表面的吸附差異性，從而使得空氣中的氮、氧分離，在進行卸壓后，分子篩能以解吸的方式再生，從而達到循環(huán)利用。變壓吸附的技術在現(xiàn)階段所使用的主要是雙吸附塔，運用控制系統(tǒng)，實現(xiàn)兩塔交替作用、吸附以及解吸，達到連續(xù)獲取氮、氧的目的。

低溫精餾法，是指在傳統(tǒng)的低溫情況下實現(xiàn)的深冷分離技術，這一工藝的原理是運用膨脹以及壓縮進行降溫，直到空氣被液化，再根據(jù)氮、氧成分氣化溫度的不同，使空氣分離，在精餾塔里，運用精餾實現(xiàn)“質”和“熱”的傳遞，從而將氮氣和氧氣成分從液態(tài)的空氣中分離出去，實現(xiàn)最終的氮和氧的獲取。這種技術也是眾多分離技術中使用較為普遍的分離法。

薄膜滲透法，這一技術運用的是擴散原理，簡言之，是運用一種薄型的有機膜，通過空氣中的不同氣體所顯現(xiàn)的滲透差異性，從而使得氮、氧過濾，最終實現(xiàn)氮、氧分離[2]。

2 空分裝置的運行安全要點簡析

2.1 在運行過程中的要求

隨著煤化工的生產規(guī)模不斷擴大，對氧氣的需求也在逐漸增多，那么利用煤氣化裝置來提取氧氣就是目前面臨的重要問題之一，因為無論運用哪一種工藝，要想獲得最大程度的煤炭轉化，都要通過大量氧的介入。據(jù)可靠的煤化工裝置耗氧量統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，每年的成油產量可達到將近一百余萬噸，運用Shell粉煤氣化技術進行處理，對氧的使用量可到達到26萬Nm3/h，甲醇每年的產量可以達到一百余萬噸，采用GE水煤漿氣化技術，對氧氣的使用量可達到13萬Nm3/h。根據(jù)以上的相關數(shù)據(jù)可以看出氧氣在化工工程中的重要作用，要想使煤化工裝置穩(wěn)定且安全地工作，就要通過組合的方式綜合利用多種空分裝置[3]。

2.2 對空分裝置設計的要求

要想確?？辗盅b置運作時的安全性和穩(wěn)定性，首先就要確保裝置的產品規(guī)格和實際規(guī)模。

2.2.1 確保規(guī)格以及氧氣需求

在煤化項目運作的過程中，氧氣是反應原料也是氣化劑，所以，必然會加大對氧氣的需求，可以將氧氣量的多少作為空分裝置的規(guī)模要求。在對氧氣的用量以及規(guī)模進行統(tǒng)計時，最重要的是根據(jù)煤氣化裝置和它用氧裝置的最多用量，去進行相應的計算，再與實際的運行過程相結合，通過用氧裝置的實際負荷量以及煤質變化情況去系統(tǒng)地分析設計。此處要求氧氣必須符合要求，通常情況下，氧含量應大于或等于99.6%[4]。

2.2.2 確定規(guī)格以及氮氣需求

通過氮氣的特性，依照實際的壓力等級統(tǒng)計出氮氣的用量，要想確定氮氣規(guī)模，可以通過輔助設施在平時使用中的用量以及各個生產裝置的依據(jù)，再通過分析不同裝置的氮氣運用特性以及最大用量頻率等，從而獲取正常用量以及主要用戶的氮氣最大用量之間的差值，將此作為基礎，依據(jù)管線輸送距離以及廠區(qū)面積等得出管網的損失。通常來講，氮氣的純度要符合用戶的使用需求，一般情況下，氮含量要大于或者等于99.9%。

2.3 氣化爐與空分裝置的聯(lián)系

在進行空分裝置的設計時，一定要保證空分裝置和氣化爐的正確匹配方式。由于氧氣的重要用戶是氣化爐，所以在使用空分裝置時要綜合考慮好與氣化爐參數(shù)間的合理匹配。將國內外的空分設備的最大質量數(shù)值作為依據(jù)，但是實質上不具備生產能力以及運行業(yè)績，那么，就要在掌握目前的空分設備的業(yè)績后，具體與氣化爐有效的系列數(shù)結合形成匹配，如果從管道的配置層面來講，空分氧氣母管設置、氧管道系統(tǒng)連接以及配置方案等均為互相聯(lián)系的，應進行系統(tǒng)化考慮。僅從供需層面來講，一套空分一般可與幾臺氣化爐進行對應。

2.4 對比內、外壓縮流程的安全性

2.4.1 內壓縮流程與外壓縮流程

外壓縮也被稱為常規(guī)空分流程，是在精餾塔底將氧氣抽出之后，運用主換熱器實行復熱，再通過氧壓機的作用壓縮，從而達到用戶的壓力需求，最終進入至廠區(qū)的氧氣管網。

內壓縮流程是與外壓縮流程相對應的，把液氧從主冷凝蒸發(fā)器里抽取出來，通過低溫液氧對其實施壓縮，達到用戶要求的壓力時再利用主換熱器進行復熱，最終將其送至廠區(qū)的氧氣管網。

2.4.2 對于安全性的要求

眾所周知，氧氣具有助燃的作用，如果對氧氣施加過大的壓力，它的溫度會逐漸升高導致爆炸事故發(fā)生，形成潛在的危險。運行大型的氧壓機以及氧氣增壓均由高速旋轉的大葉輪實現(xiàn)壓縮，而液氧泵在低轉速和小轉速下就可實現(xiàn)壓縮，而高速的旋轉可帶來較大的氧氣壓力，由此可見，液氧壓縮較氣氧壓縮安全系數(shù)高。

2.4.3 優(yōu)化設備

氣化爐以及空分設備作為煤化工項目的核心設備，無時無刻不在起著關鍵的作用。雖說我國的氣化爐以及空分設備也具備一定的業(yè)績，但要對這些關鍵性的部件進行使用時，特別是大型以及特大型的空分配套增壓機、空壓機、控制系統(tǒng)、氮透、氧透等，仍存在諸多問題，像能耗高、安全系數(shù)低、穩(wěn)定性差以及作業(yè)效率低。除此之外，相比傳統(tǒng)的煤化工設備，新型的設備對技術的精度要求更高并且研制過程存在一定難度，這就需要在焊接、安裝、制造以及運輸?shù)拿總€環(huán)節(jié)都要細致地完善技術上的不足從而解決存在的問題。在對設備進行研發(fā)的過程中，一定要秉持清潔、節(jié)水以及環(huán)保的宗旨，努力完善技術工藝上存在的不足，逐步研制出新型的設備。而氣化爐與空分等相關設備也要實現(xiàn)機組集成化、大型化以及流程多樣化的目標。大型空分設備中的高效率中壓膨脹機、大型空氣壓縮機、大型離心式液體泵以及液體膨脹機等的研制更新也是當前實現(xiàn)的國產化重中之重。

3 結語

在進行煤化工的生產時，要想使空分裝置安全作業(yè)，就要在保證安全意識的基礎上，充分地研究和了解空分裝置的實際運行流程，特別是合理把控內外壓縮過程中的安全因素，從而實行空氣分離，積極地引進前沿的工藝和技術方法，不斷地升級更新裝置的更新，這樣才能促進項目運行過程中安全應用裝置，從而確定煤化工的生產實施過程中選取適合且科學的壓縮方式，最終達到安全應用裝置并最大程度地提高生產收益的目的。

參考文獻

[1] 郭震.煤化工空分裝置安全運行要點探討[J].低碳世界，2016，

16（18）：55-56.

[2] 賈沛.空分裝置在煤化工生產中的節(jié)能降耗和安全運行[J].

山西化工，2011，31（3）：67-69.

[3] 劉子軼.試論空分裝置在煤化工安全運行方面的選擇[J].化工管理，2015，26（25）：179.

[4] 毛漢云，呂遠.淺談空分裝置在煤化工安全運行方面的選擇[J].廣東化工，2014，41（11）：165，173.