[摘 要]近年來，隨著科學技術的更新?lián)Q代，我國煤化產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)生著改變。目前，我國新興的煤化工企業(yè)中所應用的煤氣化裝置、設備大都應用純氧或者富氧的氣化操作方式，由此，在這種情況下，如何通過恰當?shù)姆绞将@得穩(wěn)定的、優(yōu)質(zhì)的、高性價比的純氧空氣就成為了我國煤化工企業(yè)管理者們所研究的重點。其中空氣分離法（即空分法）的出現(xiàn)在很大程度上為我國煤化工企業(yè)獲取優(yōu)質(zhì)的富氧、純氧空氣提供了可能，并逐漸的被我國煤化工企業(yè)所應用開來。
　　[關鍵詞]煤化工企業(yè)；空分設備；空分技術
　　中圖分類號：S813 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0051-01
　　1.空分技術現(xiàn)狀
　　空分技術即將空氣分為主要的兩種成分氣體：氧氣和氮氣。氧氣主要用于氣化劑和反應原料，而氮氣可以用于原料、氣力輸送氣及惰性保護氣。目前，空分技術工藝主要存在三種：變壓吸附，該法主要利用一定壓力下，空氣中的氮氧在分子篩表面的吸附差異性而將兩者分開的方法。工藝過程中，新鮮空氣作為原料。在將氮氧分離后，分子篩可以通過泄壓解吸的形式實現(xiàn)再生，從而實現(xiàn)了分子篩的循環(huán)使用。變壓吸附在工業(yè)應用中，主要采取雙塔操作的方法，兩塔以吸收和解吸兩個過程交叉操作，從而實現(xiàn)整個工藝的連續(xù)化；低溫精餾法，該法的原理是首先將空氣進行膨脹及壓縮降溫，使得空氣被液化，然后利用氮氧兩種組分的氣化溫度不同，從而實現(xiàn)兩者的分離。在精餾塔中，運行傳熱和傳質(zhì)兩種方式實現(xiàn)氮氣和氧氣的分離，該工藝在工業(yè)應用中較為普遍；薄膜滲透法，該工藝方法運用一種薄型的有機膜，通過空氣中的不同氣體所顯現(xiàn)的滲透差異性，從而使得氮、氧過濾，最終實現(xiàn)氮、氧分離。目前，隨著我國工業(yè)不斷發(fā)展，我國的空分技術有了極大的突破發(fā)展。但和國際領先水平相比，還存在一些不足之處。因此，企業(yè)必須加大相關技術和設備的研發(fā)投入和創(chuàng)新力度，提升空分技術的發(fā)展空間，這也是我國空分設備發(fā)展的重中之重。
　　2.煤化工企業(yè)空分技術的分類及空分技術的選擇
　�。�1）煤化工企業(yè)空分技術的分類
　　根據(jù)研究表明，煤化工企業(yè)中常見的空分技術可以分為低溫和非低溫兩種，常見的非低溫空氣分離法包括吸附空氣分離法、膜分離空氣分離法和化學空氣分離法，但是尤其其分離空氣不符合需求、難度較大等問題在很大程度上抑制了該類型方法的推廣，由此，低溫空氣分離法是較常應用于實際的煤化工空氣分離操作中的并憑借其可以同時分離、生產(chǎn)工業(yè)氬（空氣中的一種微量氣體元素，是一種無色、無臭的優(yōu)質(zhì)惰性氣體）等優(yōu)勢使其具備了不可替代的競爭優(yōu)勢。
　　（2）煤化工企業(yè)空分技術的選擇
　　截止到20世紀中期，變壓吸附法的順利研發(fā)使得投入較少投資獲得較大收益的空分技術應用成為了可能，變壓吸附法的開發(fā)成功，改變了傳統(tǒng)空分技術中設備龐大、占用了大量的企業(yè)資源的問題，使得中、小規(guī)模企業(yè)應用富氧、純氧進行日常生產(chǎn)成為了可能，擴大了其使用范圍的同時降低了應用空分技術的“門坎”，使得煤化工企業(yè)空分富氧技術能夠在更過的生產(chǎn)、經(jīng)濟領域獲得較好的應用。與此同時，在20世紀80年代，隨著人們對于高分子材料科學研究的深入，膜分離空分技術逐漸走進人們的視野中，它的出現(xiàn)標志著煤化工企業(yè)已經(jīng)朝著高分子科學化的方向飛速的發(fā)展，新型的空分技術已經(jīng)能在很大程度上滿足人們的實際生產(chǎn)需求。但是，再先進的空氣分離技術都需要配合優(yōu)質(zhì)的工程設計方案，才能夠從根本上更好、更高效的為煤化工企業(yè)所服務。
　　3.空分設備的流程選擇
　　對于空分設備來說，氣化爐壓力主要由氧氣壓力來決定。通過將原料煤磨制成水泥漿，然后由泵送入氣化爐，這樣可以顯著提升氣化爐爐內(nèi)壓力。在通常情況下，可以根據(jù)工藝對壓力進行選擇，以便使得多種工藝氣體得到直接使用，這就使得后續(xù)工藝不需要繼續(xù)增壓，可以減少能耗。通過對市場現(xiàn)有的氣化爐壓力進行分析，筆者發(fā)現(xiàn)，水煤漿氣流床基氣化技術的氧氣壓力最高。對于煤化工配套空分設備來說，其流程具有以下特點：
　　第一，在對系統(tǒng)進行預冷時，可以使用污氮吸濕空氣。對于煤化工項目來說，由于項目本身富有液氨產(chǎn)品，如果使用氨冷機代替目前的冷水器，有助于節(jié)能降耗。第二，可以使用蒸汽加熱器替代原有的電加熱器。這使得分子篩純化系統(tǒng)的運行成本可以有效降低。第三，本身的蒸汽成本非常低，且存在富余的狀態(tài)。一般可以使用汽輪機推動，降低運行成本。第四，通過氮氣循環(huán)增壓，可以得到中壓氮氣和高壓氮氣。這是氣體又是流程氣體。第五，可以通過對液氧進行加壓，通過復熱的方式得到氧氣產(chǎn)品。第六，如果對于降耗要求非常高，可以使用液體膨脹機。第七，如果產(chǎn)品需要進行對外銷售，必須加上氬。因此可能還需要一套復雜的制氬系統(tǒng)。
　　4.煤化工空分技術的研究進展
　　相關研究結(jié)果表明，在工藝流程不同的情況下，對煤化工空分裝置的能耗影響也不相同，最高能耗約為5%左右。目前，隨著我國煤化工行業(yè)的不斷發(fā)展，其對于氣體產(chǎn)品種類的要求越來越多，通常情況下，需要一套裝置來生產(chǎn)和輸送壓力等級和流量均不相同的氣體，由此才能使相關工藝的運行、各類儀器儀表的調(diào)節(jié)以及裝置密封等方面的需求得到滿足，即便采用規(guī)模相同的裝置，由于用戶的需求不同，也會使裝置在一些細節(jié)上存在差異。正是基于上述原因，推動了空分技術和裝置的多樣化發(fā)展趨勢，并且這也是空分技術在未來一段時期的主流發(fā)展方向。目前，在對煤化工生產(chǎn)工藝流程進行設計的過程中，大部分設計人員都會借助計算機軟件，由此除了能夠縮短設計周期之外，還能仿真出工藝流程的最佳形式，同時，可在計算機上對相關的參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整。實際設計中使用較多的軟件有如下幾種：Aspen流程模擬系統(tǒng)，還系統(tǒng)可應用于過程熱力學的衡算；Hysys流程模擬平臺，這個平臺能夠?qū)εc流程和單元操作相關的問題進行集成式模擬，并且還能對有關的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。
　　在大型煤化工的過程中，氧氣是必不可少的因素之一，大體上可將氧氣產(chǎn)品的壓力分為兩個等級，即4.5-5.2MPa的中壓和6.4-9.8MPa的高壓，這兩個等級的氧氣壓力能夠與不同的煤化工生產(chǎn)工藝相匹配，在這一基礎上，杭氧開發(fā)出了內(nèi)壓縮流程，該流程又分為三種中壓和五種高壓。根據(jù)制冷量產(chǎn)生方式的不同，空分裝置可分為兩種類型，一種是空氣膨脹，另一種是氮氣膨脹，通過實際應用發(fā)現(xiàn)，前者在能耗方面要低于后者，但是空壓機的出口部位有部分氣體會參與膨脹制冷過程，由此影響了產(chǎn)品的提出率；后者的能耗雖然較前者高一些，但作為膨脹工質(zhì)，氮氣的純凈程度更高，它的使用有利減少膨脹機的磨損。通過模擬分析的方法對能耗進行計算后發(fā)現(xiàn)，膨脹方式的選擇還與氧氣和氮氣產(chǎn)量的比例有著一定的關聯(lián)。
　　結(jié)語
　　空氣分離裝置是煤化工行業(yè)中的重要一環(huán)，空分技術和設備的等級在很大程度上影響煤化工企業(yè)的運行狀態(tài)。在大型煤化工生產(chǎn)中，空分技術與設備是不可或缺的重要組成部分之一，本文在簡要闡述空分技術研究進展的基礎上，對該技術及其設備的發(fā)展趨勢進行了展望。在未來一段時期，應當加大對空分設備的研究力度，除對現(xiàn)有的設備進行改進和完善之外，還應結(jié)合實際需求，開發(fā)更多類型的空分設備，這對于推動我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　參考文獻
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