化工企业空气分离装置工艺流程选择

杨保锋

摘 要：我国的经济迅猛发展，同时带动了诸多领域的产业繁荣，其中在化工产业，一些先进的技术也得到了广泛的引进，从而在生产的效率上有了很大程度上的提高，其中为化工生产提供动力的空气分离装置较为突出，其工艺流程的选择也显得至关重要。

关键词：化工企业 空气分离装置 工艺流程

中图分类号：TQ116 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0065-01

事物的发展过程是从稳态转换成不稳态再转换成新的稳态的过程，当前，化工企业广泛引进先进技术，生产效率提高的同时，在工艺流程当中所存在的风险也是愈来愈多，在化工行业当中需要大量的高纯度氧气以及氮气，故此空气分离装置的安全性就和化工企业的正常运转有着重要关系。

1 空气分离装置的不同工艺特点分析

1.1 低温精馏工艺特点分析（例如我厂KDN-18000型空分装置）

在低温精馏的工艺特点方面主要就是工艺流程和操作复杂，投资成本高，工艺比较可靠[1]。在全低压外压缩以及内压缩的工艺特点方面有着工艺流程的差异以及设备方面的差异，安全性以及投资费用方面的不同，其中在工艺的流程上内压缩和外压缩的差异主要体现在换热以及精馏上，内压缩的工艺主要是从精馏塔主冷蒸发器抽取液氧的，然后通过液氧泵加压至所需要的压力，在经过高压空气和液氧进行换热，从而汽化出冷箱作为产品。而外压缩则是通过精馏塔产生低压氧气，然后通过主换热器进行复热出冷箱。

1.2 非低温空气分离装置工艺特点分析（例如我厂选用的北京飞达制氮设备）

在非低温制气工艺的特点方面，主要就是工艺的流程较为简单，装置的操作也比较的容易，操作范围广以及成本较低，在其自身的特点作用下，气态下分离氧氮产品的产量也相对比较低，在质量上也会受到一定程度的制约。在变压吸附工艺方面主要是选用的碳分子筛吸附剂，能够分离制取氮气，在操作上是采取的双吸附塔操作的方法，吸附的范围也比较广泛。变压吸附生产率会受到产品的纯度影响较大。而在膜分离工艺方面的特点就是选取的不同纤维膜，能够获取不同气体产品，能够在比较大的压力范围进行工作，并和压力成正相关，在生产率方面会受到产品的纯度影响较大。

2 空气分离装置工艺流程的选择

通过对空气分离装置的不同工艺流程特点进行分析，能够对工艺流程的选择提供可靠的依据，在经济性以及安全性等方面能够有正确的引导。

首先在气态的产品工艺流程方面会对各方面有着要求。其中在双高产品方面对工艺流程的要求，在这一过程中由于非低温精馏这一工艺会受到自身条件的制约不能够提取双高产品，而膜分离和变压吸附的工艺在分子膜以及吸附剂方面只能够分离吸附特定的产品，也不能够得到双高产品，所以只有在全低压空气分离低温双塔精馏的工艺才可以获取双高产品[2]。

其次就是在产品的产量方面对空气分离装置的工艺流程的要求。由于空气分离装置连续的生产单一气体产品，在低温精馏等工艺方面能够满足要求，但自身工艺的制约就会使得膜分离以及变压吸附的生产率以及纯度方面都会相互的制约，故此在大量纯产品方面就很难获取。在选择工艺流程的时候要能够根据装置的实际情况进行比较，而氮氧产品在产量上要高于5000 NM3/h大中型空气分离装置，所以从这些方面来看，全低压低温精馏工艺是其它的分离方式不能够取代的。

再者就是操作的方式对空气分离装置工艺流程的要求，一些比较小型的空气分离，采取低温精馏以及变压吸附都能够得到有效的满足，当在产品的需求方面是间歇性的，那么从经济性的层面进行考虑，采取非低温精馏的工艺流程是比较合适的。但是这一工艺的流程相对较为复杂，并且在操作上也有着难度，这一装置的启动时间相对较长，在连续成产的需求上较为适合。

另外就是对于大型的空气分离所输出的产品来说，对空气分离工艺流程也有着一定的要求，采取全低压的空气分离工艺在技术上会相对的比较成熟，在装置的运行方面也较为稳定，能够生产双高的产品，这一全低压空气分离装置主要就是通过内压缩和外压缩的工艺来满足不同压力的生产需求，在化工企业的生产过程中，对于需要氧压力小于3 MPa的装置可以采取全低压外压缩这一工艺流程，大于这一标准的的装置可以采取全低压内压缩工艺流程。

通过以上的相关介绍可以看到，对于不同的装置有着不相同的工艺流程，所以要能够结合实际的需求进行选择。一些大中型的空气分离装置在氮氧产品的产量高于5000 NM3/h的时候要选择全低压空气分离装置工艺，而低于这一标准的要根据实际的情况进行选择膜分离或者是变压吸附以及全低压低温精馏的工艺[3]。针对比较大型的空气分离装置在化工企业进行应用要根据氧产品压力来进行选择，对于小型的空气分离装置，双高产品则可以选择全低压低温精馏空气分离装置，而间歇性的就要选择膜分离工艺或者是变压吸附工艺，针对液态氧氮的产品则可以选择全低压低温精馏工艺。

3 结语

在当前我国的空气分离装置的设计制造已经日趋专业化以及标准化，这对于化工企业的日常生产的效率有着很大的促进作用，所以选择适合的空气分离装置工艺比较的重要。在具体的选择过程中，要能够综合性的考虑分析问题，从安全以及经济的角度进行着手，从而才能够保障最大的生产效益。笔者拙见，希望能对我厂空分二期的选型有所帮助。

参考文献

[1] 韩明远，岳海文.RIK90-4型空气压缩机故障原因分析及处理[J].山西冶金，2014（3）：97-99+103.

[2] 张岑，宋金利，张海涛.浅析空分设备工程设计阶段的优化措施[J].深冷技术，2014（3）.

[3] 马保玉，陈开瑞.20000m～3/h空分设备制氩系统操作分析[J].深冷技术，2014（3）.endprint