摘要：近年来我国综合国力的不断增强，工业的迅猛发展，涌现出大量的工业企业。大型空气分离装置是针对空气中的氧气、氮气以及氩气等进行分离处理的设备。在我国的石油和化工企业中，空气分离产品具有广泛的应用效果，因此，必须要加强开展空气分离工作，并积极有效地改善和优化大型空气分离装置的双泵内压缩的流程工艺。本文就大型空气分离装置双泵内压缩流程工艺创新展开探讨。
关键词：大型空分装置；双泵内压缩流程；工艺创新
引言
目前工业空气分离方法主要有:传统的低温深冷技术分离工艺、新兴的非低温分离工艺—膜分离法和变压吸附法。非低温分离工艺操作简单,成本低,但产品产量和质量无法同时保证,不能获得大量的高纯气体产品;低温深冷分离法工艺操作复杂、成本高,但是过程成熟可靠,可连续生产双高产品(高纯氧、高纯氮),产品质量和产量稳定,是工业应用的主流。低温深冷技术的氧气压缩方式上主要有:（1）出空分设备的低压氧气经过氧压机压缩后送往用户;（2）抽取主冷液氧由液氧泵压缩,经换热器复热汽化后送往用户。因此,空分设备在流程选择上有外压缩流程和内压缩流程两种形式,内压缩相对比外压缩耗功少,占地面积小,更重要的是液氧泵在主冷底部取出液氧,实现主冷液氧的100%排放,能消除碳氢化合物易在主冷液氧中积聚,空分安全性较高。
1.空气分离装置的不同工艺特点分析
（1）低温精馏工艺特点分析。在低温精馏的工艺特点方面主要就是工艺流程和操作复杂,投资成本高,工艺比较可靠。在全低压外压缩以及内压缩的工艺特点方面有着工艺流程的差异以及设备方面的差异,安全性以及投资费用方面的不同,其中在工艺的流程上内压缩和外压缩的差异主要体现在换热以及精馏上,内压缩的工艺主要是从精馏塔主冷蒸发器抽取液氧的,然后通过液氧泵加压至所需要的压力,在经过高压空气和液氧进行换热,从而汽化出冷箱作为产品。而外压缩则是通过精馏塔产生低压氧气,然后通过主换热器进行复热出冷箱。非低温空气分离装置工艺特点分析。在非低温制气工艺的特点方面,主要就是工艺的流程较为简单,装置的操作也比较的容易,操作范围广以及成本较低,在其自身的特点作用下,气态下分离氧氮产品的产量也相对比较低,在质量上也会受到一定程度的制约。在变压吸附工艺方面主要是选用的碳分子筛吸附剂,能够分离制取氮气,在操作上是采取的双吸附塔操作的方法,吸附的范围也比较广泛。变压吸附生产率会受到产品的纯度影响较大。而在膜分离工艺方面的特点就是选取的不同纤维膜,能够获取不同气体产品,能够在比较大的压力范围进行工作,并和压力成正相关,在生产率方面会受到产品的纯度影响较大。
2.内压缩流程空分设备的技术指标
随着我国空分设备技术的发展，我国自助生产的空分设备技术水平已经显著提高。与常规流程相比，大型内压缩流程空分设备难以操控，由于启动时间非常短，不容易进行调节，对能源的消耗也比较高，当然其工作效率也远高于其他空分设备。在确保操作正确和有效进行后续的保养工作情况下，具有内压缩流程的空分设备工作稳定，保证主设备的正常运转，安全性比较好，有效的节省了能源的消耗，增加气体的产量，提高工作的效率。
3.空气分离的关键方法
3.1变压吸附的空气分离工艺技术
对于变压吸附的分离工艺技术，其基本的原理就是针对氮气与氧气在空气当中的吸附率不同，由此满足两者间的分离要求。该工艺最为关键的部分就是吸附塔，可以实现吸附气体的效果。通过这样的形式能够有效地满足氧气与氮气间交替循环，进而实现连续再生产的效果。
3.2膜分离工艺
不同气体在膜中有不同的扩散和溶解系数，以此为依据可以进行气体分离，这也是膜分离技术的技术原理。混合气体在膜两侧压力和驱动力的压力差的作用下，产生不同的渗透速率。二氧化碳、氢气、水汽、氧气具有较快的渗透速率，其会在膜的渗透侧富集起来。氢气、氮气具有较慢的渗透速率，其会在滞留侧被滞留而富集，从而实现混合气体的分离。膜分离工艺的优点在于启动速度快、占地面积小、能耗低、噪音小、设备结构紧凑，并且能够实现无人操作。膜分离设备结构比较简单，可以做成集装箱式、撬装式或者箱式，安装起来比较便利，5-15分钟之内就可以将合格的产品气体提供出来，具有较快的运行速率。但是由于设备结构简单，膜的质量会直接影响膜分离设备的使用寿命。而且一旦膜发生老化，要对其进行更换或者维修比较不便。膜分离工艺的另一个缺点在于具有有限的分离能力，产品气体的纯度较低，氮气产品的纯度约为95%-99%，氧气产品的纯度约为45%，往往用于对产品气体纯度要求不高的行业，例如医用行业、污水处理行业和富氧燃烧等等。
3.3低温精馏的工艺技术
所谓的低温精馏工艺，其就是运用氧气与氮气沸点不同来满足分离效果。而且高温和低压可以影响到气体的沸点，因此该工艺主要就是运用高压和低温环境，将空气实现液化，并经过精馏塔进行精馏传质传热后，有效地从空气中分离氮气与氧气。对于该工艺的主要优势就在于产气量比较大，而且分离气体的纯度非常高。有效地运用双泵内压缩流程，使得其投资会变得更低，而且安全性能也会随之提升，方便后期操作。其压缩的空气会通过分子筛吸附器，有效地除去杂质，主要就是水、CO2以及碳氢化合物等物质，之后经过换热器再进行冷却低温，最后在精馏塔中分离出氧、氮、氩等。装置需要冷量，经过压缩空气、压缩氮气膨胀的做功来获取。另外，在地位精馏工艺中，其规整填料技术也是常见的工艺。在当前环境下，其规整填料的形式得到了有效的推广以及普及，其能够实现连续开展热质交换的效果，也能满足耗能降低的效果。而且规整填料能够在氧气、氮气以及氩气之间进行高效分离，确保其各个气体纯度进一步提升。另外，其规整填料能够实现大范围的变动以及操作等要求，在变工况操作中也能起到快速适应的效果。在实际操作过程中，全精馏无氢制氩的技术也是低温精馏工作中重要形式。
4.大型内压缩流程空分设备新工艺的发展
(1)大型空分设备的设计，通过利用现代科学技术，突破限制我国技术发展的难题，将液体膨胀机与空分设备结合利用，提高空分设备的等级，降低关键零件的阻力，提高关键部机的效率，降低在进行空气分离过程中的能源消耗，从而节省能源，提高空分设备氧气的提取率。(2)优化控制系统，延长产业链。开发及优化控制系统是现代工业化发展的趋势，通过利用计算机与网络技术，对空分设备的操作过程进行自动化控制实时检测空分设备的运行状况，有效减少因为人为因素造成的误差。通过加强技术开发，增强产品技术开发和设计的能力，优化产品配置，延长我国的空分设备产业链，促进工业气体发展的新兴产业，拓宽和延伸空分设备应用的领域，通过促进新工艺的发展，增强我国大型内压缩流程空分设备在国际竞争中的能力。
结语
我国石油和化工产业的发展逐渐向科技化、专业化以及规模化等方向不断前进。在空气分离装置流程的发展中，也经过了多种形式的换代和更新，经过创新后，其整体效果也得到了进一步的提升，为空气分离装置工艺技术的有效运用也提供了保障，使得空气分离产品能够有效地运用于各个行业中，并发挥自身优势和作用。
参考文献
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