[摘 要]近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，國家越來越重視工業(yè)的安全生產(chǎn)�？諝馍罾浞蛛x行業(yè)是工業(yè)的重要組成部分，對其行業(yè)的典型危險及有害因素進行分析，及時發(fā)現(xiàn)空氣分離存在的安全隱患，并處理能夠提高空氣分離過程的安全性，提升分離效果，推動空氣深冷分離行業(yè)的快速發(fā)展。因此，相關(guān)技術(shù)人員應重視空氣深冷分離的研究工作，嚴格控制分離工藝參數(shù)，降低安全事故的發(fā)生幾率。
　　[關(guān)鍵詞]低溫深冷分離技術(shù)；分離設備；節(jié)能改造
　　中圖分類號：S345 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0234-01
　　1.空氣深冷法分離的基本原理
　　自然形成或人工合成的介質(zhì)通常為混合物形式，混合物各組分分離提純后均具有不同的利用價值。深冷分離系根據(jù)介質(zhì)各組分沸點的差異，利用傳熱、傳質(zhì)設備使各組分分離。以空氣分離為例，其基本原理如下：
　　原料空氣在傳熱設備中進行熱量交換至低溫飽和狀態(tài)后送入傳質(zhì)設備，在塔內(nèi)逐級熱質(zhì)交換使各組分在操作壓力和溫度下液化、氣化，空氣在塔內(nèi)變成液體聚積在塔底，利用氧、氮沸點之差使之分離，成為產(chǎn)品氣和富氧空氣。分離產(chǎn)品經(jīng)主換熱器復熱后送出分餾塔，產(chǎn)品氣使用點，富氧氣一部分去純化器再生，多于富氧氣出分餾塔直接放空�？諝獾纳罾浞蛛x過程是一個物理過程，空氣冷卻與液化并使冷箱內(nèi)的各部分冷卻到各自的工作溫度并始終維持在各自的工作溫度，所需要的“冷量”主要是膨脹機提供的。
　　2.深冷裝置應用
　　2.1 聚乙烯裝置中的應用
　　深冷分離回收烯烴成套裝置于2012年10月交付中國石化中原石油化工有限責任公司，經(jīng)過26天安裝調(diào)試，一次投料試車成功。在驗收合格后該裝置目前已正式并入生產(chǎn)系統(tǒng)用以深度回收膜分離尾氣中殘存的有效組分。深冷分離回收烯烴裝置工藝流程：來自膜分離裝置的-10℃膜分離尾氣，經(jīng)過排放氣緩沖罐（壓力0.7MPa）后進入干燥過濾器預處理；然后進入保溫冷箱換熱器組逐級冷卻，在冷卻過程中膜分離尾氣的溫度逐漸降低至設計允許的最低值，此時氣液兩相的尾氣進入低溫氣液分離器。
　　低溫氣液分離器底部分離出的液相混合烯烴經(jīng)過減壓閥節(jié)流返回換熱器組換熱后出保溫冷箱，氣液兩相的混合烯烴產(chǎn)品送往產(chǎn)品氣液分離器，經(jīng)過分離的液相混合烯烴（-15℃，壓力0.15MPa）經(jīng)隔膜泵回收送至PE反應器，氣相混合烯烴則送往乙烯裂解裝置的壓縮機入口。低溫氣液分離器頂部的尾氣返回換熱器組，經(jīng)過主換熱器換熱進入透平膨脹機組絕熱膨脹制取低溫，膨脹后低溫尾氣壓力達到0.03MPa，接著再次返回換熱器組提供低溫冷量，最后進入燃燒系統(tǒng)。
　　2.2 CO產(chǎn)品氣提取中的應用
　　深冷分離采用分壓冷凝工藝進行CO深冷分離，生產(chǎn)低壓氣態(tài)CO和高壓富氫氣體。醋酸合成采用低壓羰基化反應法合成，即CH3OH和CO在催化劑的作用下合成醋酸；乙二醇合成采用羰基化、加氫兩步間接合成法生產(chǎn)工藝，即以煤制氣（CO、H2）為原料，通過一氧化碳羰基化合成草酸二甲酯，再用草酸二甲酯加氫生成乙二醇。深冷分離產(chǎn)出的低壓氣態(tài)CO，經(jīng)低壓CO壓縮機升壓后一部分供乙二醇使用，另一部分經(jīng)高壓CO和壓縮機再次升壓供醋酸合成使用；產(chǎn)出的富氫氣體送至PSA界區(qū)提氫，PSA提取的高純度氫氣送至乙二醇合成。
　　生產(chǎn)合成醋酸僅需要合成氣中的CO，而單一生產(chǎn)醋酸需要合成氣全變換，對裝置和催化劑要求更苛刻，醋酸和乙二醇裝置聯(lián)合生產(chǎn)，使用CO和H2能更好地調(diào)整變換深度，保證裝置的可靠運行。
　　3.低溫深冷分離設備改造
　　3.1 設備概況
　　某企業(yè)氣化裝置采用2臺膜片式氮壓機將0.5MPa、500m3/h的低壓氮氣壓縮至13.2MPa，送入高壓氮氣儲罐，供氣化裝置置換使用。該氮壓機型號為GD4-300/4.5-132，電機功率為75kW，正常生產(chǎn)時1開1備。該氮壓機在使用過程中故障頻繁（平均每年檢修26次），嚴重影響到裝置運行安全。柱塞式低溫液氮泵故障率低，維修量小，電耗低，且通過該泵加壓空分液氮儲槽的液氮至13.2MPa，汽化成高壓氣體后，完全可滿足工藝需要。因此決定對高壓氮氣供氣系統(tǒng)進行改造，使用低溫液氮泵加壓、汽化液氮來提供高壓氮氣。
　　3.2 改造內(nèi)容
　　（1）新增2臺柱塞式低溫液氮泵（1用1備），將液氮加壓至13.2MPa后，送至600m3/h的水浴式汽化器內(nèi)，汽化成高壓氣體后，通過新增高壓氮氣管線送往氣化裝置高壓氮氣儲罐。
　�。�2）將氣化裝置的氮氣儲罐壓力控制在11.0MPa～13.0MPa，在儲罐壓力低于11.0MPa時，自動啟動液氮泵，高于13.0MPa時，自動停運液氮泵。
　　3.3 技改內(nèi)容
　　原設計空分裝置增壓機一段抽出的1.20MPa、40℃、1320m3/h空氣通過儀表空氣外送閥V11/V12送至儀表空氣管網(wǎng)。改造前后的磨煤機氣動離合器供氣示意圖見圖1（虛線部分為改造新增部分）。
　　為保證磨煤機正常運行，進行了以下技術(shù)改造：在空分裝置增壓機一段儀表空氣抽出管道上引出DN20mm、PN2.5的碳鋼管道至氣化裝置磨煤機廠房，作為磨煤機新的氣源，該氣源在進入磨煤機廠房后，先通過自力式壓力調(diào)節(jié)閥V17進行減壓，之后分3路分別進入3臺儲氣罐，作為磨煤機氣動離合器氣源。為了保證氣源穩(wěn)定，將1#、2#空分裝置增壓機一段引出的氣源并聯(lián)，能夠有效防止單套空分裝置停車對磨煤機造成影響；同時氣源引出點位于儀表空氣減壓閥（V7/V8）和儀表空氣外送止回閥（V9/V10）之后，在單套空分裝置緊急停車時，能夠迅速將磨煤機氣源與增壓機進行有效隔離；雙系統(tǒng)同時停車時，儀表空氣通過儀表空氣外送閥（V11/V12）進入磨煤機氣動離合器氣源管網(wǎng)，磨煤機小型空壓機啟動后關(guān)閉氣源供給閥（V13/V14/V15/V16）。
　　V17為自力式壓力調(diào)節(jié)閥，能夠有效地將儲氣罐壓力維持在1.0MPa，V18、V19、V20為3臺磨機儲氣罐新增氣源進口閥，分別與V1、V2、V3配合使用，可根據(jù)需要隨時投用或切出新增氣源。
　　4.改造后的效果
　　4.1 減少了小型空壓機故障頻次
　　改造前，小型空壓機故障頻繁，平均每年檢修空壓機10次。改造后，小型空壓機處于熱備狀態(tài)，僅在空分裝置開停車期間使用，改造后未發(fā)生設備故障。
　　4.2 延長了離合器使用壽命
　　改造前，平均每年更換3次離合器。改造后，由于新的氣源壓力穩(wěn)定、清潔，離合器帶水事故得到根除，自改造以來未發(fā)生因氣源帶水造成離合器損壞事件。
　　4.3 實現(xiàn)了節(jié)能目標
　　改造前，小型空壓機平均每天運行12h，其功率為4kW，平均月消耗電1440kWh。改造后，以增壓機一段壓縮空氣為氣源，增壓機一段循環(huán)氣量為120000m3/h，一段抽出的儀表空氣量為1320m3/h，而磨煤機消耗的氣量僅為2m3/h，對于大型壓縮機，該消耗可以忽略。每月可節(jié)電約1440kWh。
　　結(jié)語
　　通過增加高壓氮氣后備系統(tǒng)、改變氣化裝置磨煤機離合器氣源供給方式以及連通兩套空分加溫空氣管道的方式，有效降低了綜合能耗，減少了設備檢修頻率，提高了裝置安全運行保證能力。
　　參考文獻
　　[1] 袁征.甲烷深冷分離工藝在煤化工中的應用[J].煤炭與化工，2017，40（08）：152-153+160.
　　[2] 吳艷東.淺析煤制甲醇過程中的空氣深冷分離[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2017，37（16）：122-123.

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