大型煤化工空分技术及设备发展之研究

师玮

摘 要：随着时代的发展，我国经济水平不断提高，我国很多的煤化工企业都得到了很大空间的发展。在这种情况下，这些企业对氮气和氧气的需求量逐年提升。为了更多的氧气和氮气、维持企业的可持续发展，煤化工企业开始推动空分技术的研究以及相关设备的自动化控制技术的创新。这次过程中，由于这两项技术的不断向前推进，煤化工企业也收获颇丰。本文将对大型煤化工企业、空分技术、相关设备进行分析，研究出这两项技术的发展情况，以及未来的发展方向。

关键词：大型煤化工企业;空分技术;设备发展;分析与研究

0 引言

目前，我国虽然新发现了一些油田，但整体的石油资源仍然依靠于从国外进口。近些年来，由于金融危机的影响，原油的价格持续下跌;但对于化工工业而言，其成本并没有因此而下降，反而因为石油资源的枯竭而逐渐抬升。面对这种情况，大型煤化工业成为比较重要的“救世主”，因为它可以有效的改善国内对石油需求的现状，最大限度的保障国内石油的供应。随着经济全球化的发展，国内的大型煤化工企业逐年发展，且其也提高了对空分技术以及相关设备的制造的要求。这其中需要注意的是，对空分设备的运用关键在于能否合理地运用其自动化控制技术。在当下的发展环境下，大型煤化工企业都开展了技术创新，相关部门也在推出相关政策鼓励企业进行技术研发，希望通过这样的方式提高国内煤化工空分技术以及设备制造的发展、国内经济水平的提升。

1 空分技术的现状

通俗地讲，空分技术就是将空气进行分离，使其分离之后成为氧气和氮气。二者的使用用途各不相同，其中氮气主要应用于原料、气力输送气以及惰性保护气;而氧气则可以用在气化剂和反应原料等。就目前的空分技术发展情况而言，其主要分为三个部分：第一是变压吸附，第二是低温精馏法，第三是薄膜渗透法。尽管近些年来，随着我国经济水平的不断提高，国内的空分技术得到非常巨大的突破，但相较于国外一些处于领先地位的国家来说，我国在空分技术方面仍然处于落后位置。也正因如此，国内的工业企业必须加快相关技术的研发速度，加大研发过程中的资金投入，促进新型技术的产生。

2 如何选择大型煤化工其空分设备的流程组织

就大型煤化工企业当前的空分技术及设备发展现状而言，其空分技术及相关设备中有很多的流程组织形式，企业必须在这些流程中选择一个最适合自身的方式，以提高企业的工作效率，避免生产资源、资金投入的浪费。因此，如何选择一个最适合企业自身的空分技术及其设备的流程组织形式是非常重要的，在做选择时要遵循以下几点：首先是要全面了解项目所使用的气体及其具体情况，比如氧气和氮气的百分比、氧气与氮气的综合、氧气与氮气的标准等;其次是要对不同的流程组织形式进行准确的计算，确保该流程组织形式在工作过程中不会导致单元设备出现断货的情况;第三是要综合考量各种流程组织形式与原有的空分技术及其设备是否兼容;最后是要考虑在生产过程中，气体产品的消耗情况是否达到企业的理想效果。

3 大型煤化工其空分设备使用的关键性技术

3.1 大型煤化工其空分设备三大机组的两种自动化控制技术分析

3.1.1 SIS系统自动化控制技术

SIS系统属于一种自动化技术系统，其主要负责的便是压缩机工作机组的安全性以及联锁的正常实施。它也被称为ESD紧急性停机系统，其中包括安全故障防范涉及技术以及冗余、容错技术。SIS系统可以有效的保障机组的正常运行，即便是发生意外事故之后，该系统也可以及时发出声光报警信号;在整个事故处理完毕之后，该系统还可以将整个事故复盘，将其打印出来，以供相关工作人员在事故结束之后对原因进行调查。

SIS系统和DCS系统其实是分开的，二者相辅相成又各司其职，在安保联锁的系统中会将企业内的空分技术及其设备在停机联锁过程中所产生的信号记录在案，只要发生了事故，其就会对SIS系统进行必要的保护，在这一过程中，DCS系统会保障SIS系统的正常运行、控制和显示。其实现原理大致为：DCS系统保障SIS系统的正常运作，并将空分设备机组自动联锁出现的信号与SIS系统相连接，此后再通过数据交流的方式使其能够显示在DCS系统上。对于部分同时需要接入两个系统的重要级别的信号而言，则需要通过信号自动分配机制将信号分别连接到两个系统当中去。

3.1.2 CCS系统自动化控制技术

CCS压缩类机组自动化控制技术的工作原理是通过采用与DCS控制性技术系统相对的全方位控制性系统的增压机、空压机以及驱动汽轮机，以此达到对机组的整体控制。在此机组当中，所有的控制类零部件都要配备三重性冗余、容错的配置，并将其运用到启动系统中的电源模块上，通过这种方式使电能够供给到冗余部分。相较于SIS系统而言，CCS系统中的联锁安保和控制功能是结合在一起的，其既可以调节机组的运行速度、机组的负荷，同时还可以控制其内部各单元设备仪表的显示情况。除此之外，CCS系统还可以控制机组内单元设备的回路、联锁安保程序当中的执行体系，甚至在CCS系统的操作站中，工作人员还可以利用该系统完成远程操控、对机组内部的单元设备进行全方位无死角的监控和预警、报警。在此之后，工作人员还可以通过CCS系统与主控制系统建立关联，使数据和信息能够实现实时共享。

3.2 大型煤化工其空分设备间的相互关联的联锁控制性技术分析

想要使大型煤化工其空分设备能够长期地正常运转，就要整合所有的资源，综合地协调所有控制系统的共同运作。在这一过程中，要求相关工作人员具备极高的专业素养，工作细节更是不能忽视。举个例子，如果空压机出现了停运情况，工作人员则要通过连锁型控制的方式控制空分设备以及空气遇冷控制系统，使其膨胀机能够停止运作，使增压机可以对压力进行回流，促使生产产品所承载的液氧泵重量下降。由此可以看出，各个设备或系统之间的联系还是非常紧密的，在工作过程中相关工作人员一定要通过相应的解决措施，尽可能地保障空分设备在启动之后的正常运转，避免出现停机情况。当然，当空分设备和压缩机组的控制系统并不一致时，相关工作人员则需要对连锁控制系统进行仔细的研究，制定合理的解决措施。

3.3 关于大型煤化工其空分设备的未来发展

空分设备的大型化其实是有很多优势的，比如降低企业的成本投入、缩减后期维护工作等等;但相关人员也要认识到，空分设备一旦大型化，在运输过程中就会产生很大的麻烦，甚至还会受到一定的限制。因此，在未来的发展过程中，空分设备的设计人员一定要就當前的空分设备方案进行调整和优化，通过新的技术逐渐在保障空分设备具体功能的前提下，缩减设备的尺寸，方便运输。当然，相关工作人员也可以改变现有的思路，使空分设备能够拆解，在运输途中将其拆解开来，到达工作现场之后再进行安装。除此之外，设计人员还要注意一个非常关键的问题，那就是如何在保证正常的利润的情况下降低设备在生产过程中所需要消耗的能源。所以在今后的发展过程中，企业和设计人员一定要通过多种方式对空分设备机组内部的运行机制进行优化，使其工作效率逐渐提升，以此降低其对能源的消耗。当然，企业想要更好的发展，也要对空分设备进行必要的创新研发，促进空分设备相关技术的推陈出新，有效的提高企业的生产效率比，降低发生风险事故的可能性。

4 结束语

通过本文的详细叙述可以看出，目前，我国大型煤化工空分技术及其使用设备在实际生产中已经贡献了非常大的作用，并且在各个方面包括生产中的问题、突发事故方面、创新研发方面都取得了非常大的突破。尽管我国的空分技术及设备在国际领域内仍然处于落后位置，但通过国家和企业的大力支持，相信在未来国内空分技术及设备一定能够赶超国际领先的其他国家。

参考文献：

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