简述空分技术在工业生产中的一些方法和技巧

杨春辉

[摘要]当前我国已经从以前的农业大国转变成为了工业大国，工业生产技术也得到了空前的发展，工业生产离不开空分设备的使用，尤其是在串口生产的过程中，空气分离技术发挥着至关重要的作用。通过空气分离能够有效维持生产系统顺利运行，保证生产设备的安全性和稳定性。工业企业为了降低生产成本，提升生产产品的质量，获得更多的经济利益，节省能源和降低消耗已经成为了工业行业发展的主要趋势。空气分离系统十分复杂，其主要由以下四部分构成：冷箱系统、空气净化系统、空气压缩系统以及增压膨胀系统，这四部分系统缺一不可，无论哪部分系统出现问题都会导致空气分离系统无法正常运行。本论文的主要内容就是对空分技术在工业生产中的应用现状进行了简要分析，希望能够为相关研究做出一定的贡献。

[关键词]空分分离技术；工业生产；工业设备；气体；空气压缩机；膨胀制冷：氮气预冷系统

引言

什么是空气分离装置呢？空气分离装置属于化学装置，其主要作用是将空气中各种气体成分进行分离，其中主要包括氮气部分、氩气部分、氧气部分等，这些气体对在工业生产中有着非常重要的作用，因此，空气分离装置在工业领域中有着非常广泛的应用。

空气分离装置的运行过程为：首先空气分离装置中的空气压缩机对空气进行压缩处理，再通过分子筛装置将空气中的杂质进行初步去除，随后一部分的空气会进入到蒸馏塔装置中，剩余部分的空气经过膨胀式制冷处理之后就会进入铁塔。精馏塔的塔顶部就能产出具有较高纯度的氮气，在精馏塔的底部就会产出具有较高纯度的氧气。随着我国工业发展飞速提升，工业行业已经对空气分离装置给予了充分的重视，而且空分技术的使用和空分装备的配置对空气分离装置的高效性、低成本性和稳定性等有着重要影响。

一、对当前使用最广泛的空气分离方法的简要分析

当前，在工业生产中使用最为广发的空气分离方法主要为：深度冷冻分离方法、变压吸附分离法以及膜分离法。

（一）对深度冷冻分离方法的简要分析

深度冷冻分离方法的主要流程为：现将原料空气进行处理使其液化，随后再根据氧气和氮气具有不同的沸点在精馏塔中进行精馏处理，将液化处理之后的空气进行精馏之后就能将空气中的氧气和氮气成分分离出来，深度冷冻分离方法在大型空气分离设备中使用最多，生产成本较低，能够获得更多的经济效益，生产出纯度较高的氧气产品和氮气产品。

（二）对变压吸附分离方法的简要分析

深度冷冻分离方法的生产条件为常温环境，其主要原理分为两部分：第一，深度冷冻分离方法发挥作用的前提是由于沸石对氮气成分的吸附能力远远超过了对氧气成分的吸附能力，通过这个原理就能将空气中的氧气成分和氮气成分分离出来：第二，氧气分子同氮气分子相比，其处于分子筛微孔中的扩散速度较高。

当前，深度冷冻分离方法设备容量还没有得到较大的提升，而且此类设备所生产出来的氧气产品和氮气产品的纯度同其它设备相比纯度较低，因此，这类设备需要继续优化完善。

（三）对膜分离方法的简要分析

膜分离方法的主要是通过高分子聚合薄膜具有的渗透选择性发挥作用的，高分子聚合膜将空气中的氧气成分和氮气成分分离出来就是膜分离方法，使用膜分离方法的生产装置的容量和产品纯度也具有一定的限度，其生产出来氮气产品的纯度要低于99，5%。

二、对空气分离工艺步骤的简要分析

空气分离工艺的主要流程为：空气原料先要经过过滤装置处理，通过过滤装置就能将空气中的杂质去除出去（杂质主要为空气中的灰尘和各种机械小颗粒），随后再使用无油空气压缩机装置对经过过滤处理的空气原料进行压缩，将空气压缩到0.7MPa以下，在压缩的过程中产生的热量再经过水冷却装置处理，处理完成之后再经过预冷机组进行预冷处理，将其温度降低到2摄氏度至10摄氏度。上述处理阶段中会有一部分的游离水分析出，这部分游离水分再经过分子筛纯化装置处理之后，就能将空气原料中剩余的二氧化碳成分、乙炔成分等成分分离出来。分子筛纯化装置通常有两个，其中一个分子筛纯化装置在运行的时候，另一个进行再生，远程控制装置复杂对纯化装置进行切换。

在被纯化装置处理之后的空气温度要到达15摄氏度左右，随后再分成两部分进行下阶段处理：其中一部分空气（此部分较多）会进入空分冷箱进行处理，在部分空气会在主板换热装置里面同返流的冷气相遇发生换热作用，换热作用完成之后温度就会降低到液化温度，当此部分空气液化之后就会从V1阀门流入下塔部分。其余空气（占少数）会进入增压机进行增压处理，在经过增压机处理之后就会进入冷箱装置，随后作为同第一部分气体相遇的冷氣流发生换热作用。

空气经过下塔部分处理之后就会分成液氮部分和富氧液空部分，上升氮气会同上塔底端的液氧发生换热作用，进而氮气发生液化，与此同时液氧会发生汽化。通常生产出来的液氮要分成两部分，其中一部分会流入下塔装置中最为回流液，剩余的液氮会在过冷装置中同纯氧发生换热作用，换热作用完成之后进入上塔顶端。而在下塔装置中的富氧液空会被抽出在过冷装置中同纯氮发生换热作用，换热作用完成之后进入上塔成为回流液。

空气原料继续在精馏塔上塔部分和下塔部分处理之后，最终就能在上塔的顶端部分获得具有较高纯度的氮气产品，在上塔底端部分就能获得具有较高纯度的氧气产品。除此之外，各种工业企业比如化工行业、电气行业、钢铁能源行业在生产的过程中都会排放工业废气，这些工业废气对空分装置的正常运行造成了非常严重的威胁，一旦危险气体进入空分装置便会对空分装置的安全性和稳定性造成影响，因此，相关部门必须对空分装置的安全性给予足够的重视，加大对危险气体的监督力度，防止更严重的事故发生。只有这样才能保证生产过程的安全性，降低生产成本，提高企业的经济效益和社会效益。

三、结束语

综上所述，在工业生产中使用空分工艺主要是用来将大气中的氧气成分、氮气成分以及其它稀有气体成分进行分离，这些气体产品有着非常重要的作用。endprint