劉冬花

摘要：近年來，隨著科學技術的更新?lián)Q代，我國煤化工產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)生著改變。目前，我國新興的煤化工企業(yè)中所應用的煤氣化裝置、設備大都應用純氧或者富氧的氣化操作方式，由此，在這種情況下，如何通過恰當?shù)姆绞将@得穩(wěn)定的、優(yōu)質的、高性價比的純氧空氣就成為了我國煤化工企業(yè)管理者們所研究的重點。其中空氣分離法（即空分法）的出現(xiàn)在很大程度上為我國煤化工企業(yè)獲取優(yōu)質的富氧、純氧空氣提供了可能，并逐漸的被我國煤化工企業(yè)所應用開來。就此，本文淺析大型煤化工空分技術與設備發(fā)展。

關鍵詞：大型煤化工；空分技術；設備；發(fā)展研究

1空分技術現(xiàn)狀

目前，空分技術工藝主要存在三種：變壓吸附工藝、膜分離工藝、低溫精餾工藝。變壓吸附工藝：在實際應用中，變壓吸附技術主要是利用分子篩作吸附劑，受分子篩的影響，空氣中含有的氧分子和氮分子，能產(chǎn)生吸附力差異。經(jīng)過一段時間后，能實現(xiàn)分子分離。完成后，再對經(jīng)過分離的氧分子和氮分子進行卸壓。完成卸壓步驟后，可重復使用分子篩。在實際應用中，因為可以反復使用分子篩，所以成本較低，吸附工藝操作難度不高，獲得的氧分子和氮分子質量不高；膜分離工藝：在實際應用中，膜分離技術主要是利用氣體在膜中溶解及系數(shù)的差異原理，利用滲透速度，實現(xiàn)空氣分離。分離膜的質量，直接影響空氣分離效果。當空氣通過膜時，受到分離膜作用，能實現(xiàn)氣體有效分離，分為滲透快的氣體及滲透慢的氣體，在空氣原料作用下，膜兩側的氣體，能自然分離，不過為了保障產(chǎn)率，在實際操作過程中，多使用催化劑，并要經(jīng)過凈化預處理系統(tǒng)。在眾多工藝中，膜分離工藝具有靈活性優(yōu)勢。具體應用時，通過使用不同纖維材質膜，能獲得各類以及不同純度的氣體產(chǎn)品。經(jīng)過實踐驗證，膜分離工藝的運用，壓力越大，則產(chǎn)率就越高；低溫精餾工藝：在低溫深冷空氣分離工藝基礎上，通過完善和改進，形成低溫精餾工藝。其主要是利用空氣中氮氧分子的物理特性，最終實現(xiàn)分離。因為氧分子與氮分子的沸點差異，在高壓低溫條件下，要先液化空氣，再進行精餾，傳熱分離液態(tài)空氣，實現(xiàn)氧分子及氮分子的有效分析。低溫精餾工藝比膜分離工藝有一定優(yōu)勢，產(chǎn)品純度較高。不過此工藝流程較復雜，而且裝置啟動時間較長，加之裝置使用不便，初始化成本較高，因此阻礙了其應用。

2煤化工空分裝置工藝選擇要點

2.1優(yōu)先選擇空氣低溫液化精餾工藝

從市場需求角度來說，對產(chǎn)品質量有較高要求。在選擇生產(chǎn)工藝時，要堅持安全性、穩(wěn)定性及高效性原則，避免空分裝置故障，引發(fā)各類危險事故。就空分裝置工藝發(fā)展現(xiàn)狀來說，低溫精餾工藝相對完善。其雖操作復雜，難度較大，且投資成本較高，不過產(chǎn)品的精度較高，適用于大型煤化工生產(chǎn)工藝。

2.2合理選擇熱交換方式

煤化工的不斷發(fā)展，對大型空分產(chǎn)氣量，有更高要求，達到了每小時幾萬立或百萬立。目前，國家積極開展產(chǎn)業(yè)布局調整，使大型煤化工朝向中西部方向發(fā)展，此類地區(qū)水資源緊張，因此使用空分裝置，多采取空冷方式，進行氣體換熱。通常來說，大型煤化工工藝都配套電廠，生產(chǎn)用電成本較低。為大型蒸汽透平排氣換熱，提供輔助的空冷島裝置，只有首次成本高，后續(xù)運行費用較低，僅幾個低轉速電機運行的電能消耗。電機帶動風機運行，利用風冷代替水冷，不僅節(jié)省了水資源，解決了資源短缺問題，而且實現(xiàn)了成本節(jié)約。

2.3做好安全性的把控

從煤化工工程實際來說，為滿足生產(chǎn)實際需求，需使用多套空分裝置，通過并聯(lián)方式，滿足供氣需求。在實際運行過程中，若某臺裝置出現(xiàn)運行故障，則會帶動整個機組停止運行。要高度重視機器低溫工作的安全性。除了保證裝置安全性以外，還需做好人員及設備等安全保障。一般來說，空分屬于深冷，在實際運行時，產(chǎn)生的液體溫度較低，處于-163℃到-193℃范圍內，極易出現(xiàn)凍傷危險。在此環(huán)境下，若進行設備檢修，需提前預熱，在具體操作時，需要要嚴格遵循操作規(guī)程進行，減少設備損傷。

3空分設備

3.1內涵

空分設備別稱空分裝置，整個系統(tǒng)運行是利用循環(huán)深度冷凍法將空氣變成液體形態(tài)，再利用精餾從液態(tài)空氣內分離出氧氣、氬氣及氮氣等惰性氣體。煤化工生產(chǎn)行業(yè)具有連續(xù)性特點，企業(yè)運行中將長周期運行作為重點考核指標?？辗衷O備長周期運行指的是裝置的正常運行時間，其必須進行長周期運行，設備運行時間長短能衡量裝置的經(jīng)濟性能及運行狀態(tài)。

3.2影響空分設備長周期運行的因素分析

3.3空分設備長周期運行因素的相關應對策略

（1）加強設備設計、安裝過程中的管理控制。故障的發(fā)生會對空分設備長周期運行造成致命打擊，后期維修保護的難度加大，會浪費大量的人力、物力及財力。所以，前期介入需要對設備的設計過程及安裝過程進行嚴格把控，保證其符合企業(yè)安全生產(chǎn)的需要。

（2）不斷提高技術人員的技術能力水平。技術人員可以通過這些案例進行技術的學習及分析，不斷增強自身能力，企業(yè)生產(chǎn)過程中需加強技術人員的工作能力培訓，將其技術水平不斷提高，保證空分設備長周期運行的安全性與穩(wěn)定性。

（3）完善專業(yè)技術管理，保障關鍵設備更新。機組運行中不可或缺的材料為潤滑油，其質量好壞會影響空分設備的安全運行。企業(yè)需對油泵進行定期維修，可以在設備上增加蓄能器為設備運轉提供保障。企業(yè)需重視空分設備的穩(wěn)定運行，將其穩(wěn)定運行的要求不斷提高，不斷優(yōu)化設備，改進設備。

4大型煤化工空分技術與設備的發(fā)展方向

降低設備投資和運行成本、降低設備維護費用是未來空分技術工藝發(fā)展的主要方向。因此，我國空分設備應該向著大型化和新型化方向發(fā)展，從而滿足提升經(jīng)濟性的目標。目前，我國大型煤化工空分技術的革新還存在一定的困難，但設備的制造可以進行優(yōu)化方案和改進方法。例如，可以通過分開運輸和現(xiàn)場組裝的方式解決大型設備的運輸困難問題。另外，設備的運行能耗是煤化工空分技術發(fā)展的又一重要指標，企業(yè)設備的能耗降低可以顯著提升整體運行經(jīng)濟性。對于降耗問題，企業(yè)可以進行核心部件的優(yōu)化設計及升級，提升機組的運行效率。同時，企業(yè)應該加強自動化控制的研發(fā)能力，提升設備的自動控制能力，降低事故的發(fā)生頻率，提升運行安全性和可靠性。為了進一步降低投資成本及設備的維護量，空分設備的主要方向應該是逐漸向大型化不斷發(fā)展。目前，我國完全實現(xiàn)大型關鍵設備的設計和制造國產(chǎn)化難度較大，但是我國應該積極對設計方案進行優(yōu)化，更好地與實際企業(yè)運行的特點相配合。對于大型設備的運輸和安裝的難度，可以更多地采取分開運輸，現(xiàn)場組裝的方式來實現(xiàn)工藝設備的構建。能耗的降低和控制也是未來空分技術和設備發(fā)展的一大方向，因此需要對設備運行的效率進行分析研究，從而降低運行成本，并且預先對設備運行的總能耗進行精準的計算。同時，還要加大煤化工空分設備的自動化控制系統(tǒng)的研發(fā)，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)自動控制，有效地提高生產(chǎn)效率，降低事故風險，提高裝置可靠性。

結語

綜上所述，空氣分離裝置是煤化工行業(yè)中的重要一環(huán)，空分技術和設備的等級在很大程度上影響煤化工企業(yè)的運行狀態(tài)。在未來一段時期，應當加大對空分設備的研究力度，除對現(xiàn)有的設備進行改進和完善之外，還應結合實際需求，開發(fā)更多類型的空分設備，這對于推動我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

參考文獻

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（作者單位：大唐內蒙古多倫煤化工有限責任公司）