探究空分技术在工业生产中的一些方法和技巧

摘 要：在化工生产领域中，空分技术应用十分广泛。空分技术的不断发展，在能够保证生产系统运行稳定性、安全性基础上，随着市场竞争不断加剧，也要重点考虑如何降低空分技术的应用成本、提高产品生产质量。基于此，本文首先对空分技术进行简单介绍，进而探究空分技术在化工生产中的应用，提出空分技术在实际应用中降低能耗、保证安全的方法与技巧。

关键词：空分技术;工业生产;方法;技巧

0引言

在几十年发展当中，我国工业生产领域也得到了空前发展，化工生产离不开空分技术的应用，空分技术发挥着十分重要的作用。空分技术通过空气分离方法有效维持生产系统正常运行，确保生产设备的稳定性、安全性。化工企业为了能够降低生产成本，提高产品的生产质量，从中获取了更多的经济效益，降低能耗和能源使用量。空分系统内部结构非常复杂， 主要构成包括冷箱系统、空气净化系统、空气压缩系统、增压膨胀系统，无论哪个系统出现了质量问题都会影响整个空分系统正常运行。所以，在能够保证空分系统安全运行的基础上，降低能耗、保证安全，提升空分技术在化工生产应用的效益。

1.  空分技术相关阐述

空分技术是指将空气中的氮气、氧气等进行分离一项技术。空分装置作为一种生产设备，其内部有多个空气组件。在空分系统运行中，空气压缩机负责压缩空气，借助分子筛过滤空气，一部分传递到精馏塔下部，另一部分直接进入增压机[1]。在精馏塔当中，通过混合蒸汽与混合液体不断热交换，最终在塔顶部位直接获取到高浓度氮气，塔底部的获取到高浓度的液氧。据调查，随着我国煤化产业规模不断扩大、空分技术不断发展，如今的空分系统可以生产的标准气体量为600万 m3/h 以上。设备配置、工艺选择除了会影响空分技术的可靠性、先进性、经济性，同时还会影响日常生产、维修成本、损耗量。

2.  空分技术在化工生产领域的应用

2.1     煤制油方面

空分技术在煤制油领域中的应用主要体现在提供高浓度氧气提升成油品产出量。煤制油系统当中主要分为空分装置、煤气化装置、尾气制氮装置、油品合成装置、产品加工装置构成。原料煤与空分装置处理的氧气共同进入到煤气化装置当中，通过气化工艺生产出合成气，之后送往一氧化碳变换装置，借助高水气比部分转变为一定比例的合成气，将一定比例的氢气和一氧化碳气体进行合成，从而生产处成品油。空分装置主要是为煤气化、硫回收、尾气制氮等设备提供高浓度氧气，而产生的氮气主要是用作于煤气化装置。空分技术在煤制油领域应用十分广泛，通过分子筛来净化空气，清除其中的杂质，最后提炼出高浓度氧气，这对煤制油合成有着很大的关联。

2.2     煤制气方面

在煤制气领域使用空分技术，虽然相比煤制油领域技术应用更加直接，但整个应用流程也更加复杂。这是因为在煤制气当中，空分装置的最大作用依然是为煤制气系统提供高浓度的氧气。煤制气系统的主要组成包括：空分装置、煤气化装置、粗煤气耐油耐硫变换、低温甲醇净洗化、冷却、低压蒸汽吸收制冷、甲烷化、Claus-Scot 硫回收工艺。在整个煤制气生产体系中，空分技术不仅能够为整个系统提供高浓度氧气，还可以提纯其他的气体用作生产，如低温甲醇洗涤工艺中还可以利用空分系统生成的氮气、仪表空气，保证整个煤制气系统运行的连续性、稳定性。

2.3     煤制烯烃领域

在香料、植物精油、橡胶生产领域中烯烃的应用十分广泛，并且烯烃生产也离不开空分技术的支撑。在烯烃生产工艺系统当中，主要包括的气化装置、净化装置、空分装置、甲醇合成装置、精馏装置、烯烃回收、MTO 装置、聚丙烯装置等。空分设备在烯烃生产系统中主要功能是提供高浓度氧气。空分装置生成的高浓度氧气直接传输到气化炉中，气化压力为6.5MPa，反应温度在1350-1400℃时间，反应过程中会产生一氧化碳、二氧化碳、氢气、水以及少量甲烷、氢硫酸等物质。将这些反应生成气体传输到甲醇合成系统[2]。通过甲醇脱洗硫脱碳净化之后的合成气体甲醇在压缩机中增压，循环气体在压缩机的作用下产生合成所需压力，将其输送到合成回路中合成甲醇，使用 Cu-Zn 催化剂作用下，将一氧化碳、二氧化碳、氢气等合成粗甲醇。MTO 设备的主要功能是甲醇转化、烯烃回收，所产生的乙烯、丙烯等产物输送到聚乙烯、聚丙烯系统聚合反应。

3.  化工生产中空分设备节能降耗、安全生产的方法与技巧

3.1     节能降耗方面

空分设备在日常使用中能耗量非常高，大约占据化工总生产能耗的10%以上，所以降低空分系统能耗对化工企业发展有着重要意义。可以从以下几点出发：

（1） 采用新型空压机系统。空压机作为空分系统能耗的大户，通过加强空压机制造工艺、设计计算，能够大大提升空压机运行效率。部分化工企业已经开始采用等温型空压机，采用了三元流叶轮，具有等温效率高、冷却效果好等优势，在小功率下即可实现高效压缩，能耗可降低3%，在大容量压缩机中具备更明显优势[3]。

（2） 填料上塔。空气精馏中使用规整调料取代筛板。这是由于规整填料具备塔径小、压降小、能耗低等优势，大大提升操作稳定性和分离效率， 可以有效降低塔底压力、空压机排压量。具实际经验总结，该方法的上塔阻力仅为普通筛板塔的15-20%，节能效果明显。

3.2     安全运行方面

空分装置中主冷凝蒸发器、氧压机是容易发生爆炸的部分。主冷凝蒸发器主要是因为空气碳氢化合物在内部堆积以及碳氢化合物颗粒堵塞主冷內翅片造成爆炸;氧压机是因为氧气遇到明火导致气体集聚膨胀造成爆炸。所以消除空分装置运行危险因素是需要重点考虑的问题。可以从以下几点出发：

（1） 用分子筛吸附预净化。分子筛吸附器采用双层床净化、双层床结构、无冲击切换控制的新型设备，用作吸附二氧化碳、水、丙烯、乙炔、丙烷等杂质，这样可以减少分馏塔中的气体杂质，降低主冷凝蒸发器的危险隐患。吸附器底层活性氧化铝床可以起到分子筛保护作用，延长分子筛的使用寿命[4]。而借助 DCS 自动切换技术，具备自动判定压差的功能，提高自动切换的可靠性。

（2） 采取内压缩流程。将氧气外压缩改为液氧内压缩流程，在液体阶段完成升压过程，从而提高安全性。同时，冷箱内部设置液氧泵，可以直接让液氧汽化，避免整个管道系统中常常运输高压氧气，有效改善了空压机在厂房的运行安全性。再者，液氧主要产生在上塔主冷周围，液氧泵要不间断的将其抽出，加压之后以供使用，这样在内部无法聚集有害杂质， 无法形成满足爆炸条件的浓度，杜绝了空分塔产生爆炸的隐患。

4.  结束语

综上所述，空分技术在化工领域中的应用十分广泛，并且所发挥的作用愈加明显。想要充分发挥空分技术的效用和功能，必须要结合化工生产工艺标准和要求，考虑技术设备的适用性、可靠性，在满足化工生产基础上，不断提升空分系统运行的节能性、安全性，这样才能够最大程度上提高化工生产效益，为推动化工企业发展奠定基础。

参考文献：

[1] 王恒玉. 浅谈空分技术在工业生产中的一些方法和技巧 [J]. 工业，2016（06）：160-162.

[2] 杨春辉. 简述空分技术在工业生产中的一些方法和技巧 [J]. 商情，2017， （34）：289-290.

[3] 陈小欢. 浅析空分装置工艺流程的选择 [J]. 建筑工程技术与设计，2018， （27）：365-367.

[4] 吴平. 浅析空分制氧技术中内压缩流程与外压缩流程优缺点[J]. 城市建设理论研究（电子版），2013， （14）：115-116.

作者简介：

胡晓锋（1990年06月）男，汉，河南安阳，本科，助理工程师，研究方向：化工工艺.