现代空分装置在煤化工领域的应用--中国期刊网

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现代空分装置在煤化工领域的应用

发表时间：2021/6/4 来源：《基层建设》2021年第2期作者：赵豪伟

[导读] 摘要：随着我国经济的发展，带动了煤化工产业的发展。

        辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司 123000
        摘要：随着我国经济的发展，带动了煤化工产业的发展。其中空分装置是制造行业中一种主要的装置设备，空分装置和我国的煤化工企业的发展是相辅相成的。随着空分装置对工业气体需求的不断增加，在大型的、高压等方面有了非常重要的进展。但是因为空分装置的发展逐渐加快，其规模和数量都在不断的发展，所以空分装置的安装需求也在不断的增加。基于此，本文针对空分装置在煤化工领域的应用情况进行了分析和研究，希望可以通过本文的分析来为空分装置在煤化工领域的应用提供一些参考。
        关键词：煤化工领域；空气装置
        引言
        我国作为一个煤多、油少的国家，长期以来，煤资源一直占能源消耗的百分之七十，和油气资源比较，我国的煤资源就显得较为丰富了，因此，我国对煤资源的使用十分的重视，将其作为石油资源的代替部分，为我国的资源进行了安全保障措施。由于煤化工行业的迅速发展，使空分装置在煤化工领域的应用变得非常广泛。
        1空分装置运行的重要意义
        由于煤化工产业的不断壮大，随之煤化工装置对于氧气的需求量也日益增加。空气分离装置的运行能够在很大程度上保障煤炭转化率的提高，并且为煤化工产业实现生产目标提供必要的前提条件。在新形势下，煤化工产业对于安全问题引起了高度重视，并且已经将其列为发展中的重中之重。因此，空分装置的安全运行成为不可忽视的重要问题之一，为了保证煤化工产业的健康发展，必须要保证空分装置的安全性，并且要提高空分装置的稳定性，使空分装置的运行能够满足新时期煤化工产业对于安全防护的要求，达到煤化工产业的安全发展的生产目标。
        2煤化工连续生产空分装置存在的问题
        如今煤化工行业的规模逐渐变大，每个装置和系统的生产线都有着很强的连续性，对生产的安全、稳定方面要求特别高，开停车的成本也特别大，所以如何减少不必要的停车是非常关键的。如今，空分装置作为煤化工生产的主要设备，空分装置不仅为气化工艺提供氧气，还为全部过程的材料供应、技术、氮气加工和空气生成的安全性提供保障。它在整个生产过程中起着着非常关键的效果。要是出现特殊情况，空分装置就会进行紧急制动，这样就会导致整个系统的工业气体中断供应，进而导致系统瘫痪甚至带来安全隐患，给企业带来非常大的损失，所以对空分装置的系统进行优化和完善非常重要。例如，某公司从根本上改进了空气系列故障停车场应急备用气体供应过程的研究。改善的过程包括如下：冷箱向液氧储罐产生液氧，然后液氧泵在加压和气化后从液氧储罐底部向用户供应液氧，并在整个气化过程中发送一路经水浴式汽化器，正常运行时经过高压板式过程送出去，当空分系统发生问题而出现短时停车的情况，加压的液氧转换到水浴蒸发器的过程。
        3在煤基化工生产系统中空分装置的应用
        3.1煤制油生产系统中的应用
        煤制油生产系统装置主要是由空分装置、油品合成装置、煤气化装置以及尾气制氢装置和产品加工装置构成的，在煤原材料和空分装置中的氧气进入到煤气化装置中，气化工艺和生产促合成气，之后再通过一氧化碳装置，并在此装置中通过高水气比部分变换工艺调节粗合成气体中的一氧化碳和氢气的比例，之后再经过不断的合成、制氢技术来制出成品油。其中空分装置为煤气化装置、尾气制氢装置以及硫回收装置提供其运行中需要的氧气，而制出的少部分氮气可以让煤气化装置使用。例如在神华宁夏煤业集团中为400万t/a间接煤制油工艺为分析案例，在其现代空分系统中主要采取的是12套101500m3/h的空分装置，并且在这个过程中主要采取的是全低压分子筛吸附净化、氧气内压缩流程。

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一般情况下气化装置所需要的氧气是由高压氧气提供的；而高压氮气主要传送的是粉煤；低压氮气提供的是在整个生产系统中的化工装置、工艺用氮气和保护作用；空分装置在整个系统中提供的是工厂空气和各个仪表中所需要的空气。
        3.2煤制气生产系统中的应用
        煤气生产系统的运行主要是依靠空分装置、原油和耐硫转化装置、煤气化装置以及低压蒸汽吸收式制冷装置等在共同作用下构成的。其中空气分离装置中的气体在整个工作中的使用都会需要，氧气主要是在气化工艺中使用、而氮气、工具以及空气等则是需要在低温的甲醇洗工艺中应用，这些气体和装置在整个过程中相互促进、相互维护彼此作用等。
        3.3煤制烯烃生产系统中的应用
        煤制烯烃的生产系统主要是由空气分离工艺、煤气化工艺、净化工艺、甲醇合成工艺以及精馏工艺、聚乙烯工艺以及MTO工艺共同作用构成的。在煤制烯烃生产系统中的工作中，高压氧气会从空气分离设备中分离出来，之后和空气分离设备中的高压氧气一起流入到气化炉中，并在气化炉中产生反应，反应在6.5MPa（G）、1350~1400℃之下进行反应；之后再送入到甲醇合成系统中进行脱硫醇化和合成，通过甲醇合成气压缩机来进行压缩，其中甲醇合成回路中的循环气体会被压缩成其需要的压力，并在甲醇合成器中进行甲醇的合成，一氧化碳和CMTO装置主要是甲醇转化和烯烃回收，之后丙烯和乙烯就会被送到聚丙烯和聚乙烯中来进行聚合反应，这个过程就是煤制烯烃生产系统的主要工作过程。
        4空分装置在各种气化装置设备中的应用
        气流床技术包括壳牌气化技术、德士古水煤浆气化技术、航天炉粉煤加压气化技术、华东理工大学多喷嘴水煤浆加压气化技术、第二代清华炉水煤浆加压技术和鲁奇碎煤加压连续气化技术。我们依次对其进行了阐述：（1）壳牌气化技术。此技术对纯氧进行蒸汽气化，然后采用干粉进料，将温度达到1400-1500摄氏度，这样就会使碳达到百分之九十九的转化率，CO和H2的气体达百分之九十的转换率。（2）德士古水煤浆气化技术。此技术是由原德士古公司依据油气化技术的原理所研发出来的。此技术是先把煤磨成水煤浆，同时向里加添加剂、助熔剂等物质，使其黏度达到800-1000cP，煤浆的浓度大概达到百分之六十，然后将煤浆加压再喷入气化炉当中，和纯氧充分燃烧及氧化，使气化的温度到达1300-1400摄氏度。和粉煤气化炉不一样的是，它是由氧气和煤浆在喷嘴中混合喷出。因为是进料是水煤浆，需要对大量的水分进行气化，所以煤和氧气的消耗量都比较大。（3）航天炉粉煤加压气化技术。是一项带有自主知识产权的先进技术，它的主要原料是粉煤，并且对单位有效气体氧的消耗较低。（4）华东理工大学多喷嘴水煤浆加压气化技术。它是以纯氧及水煤浆作为原料，经过对置喷嘴和改善炉型的结构、尺寸，使炉的内部产生撞击流，来提高混合与热传递的功能，将炉内形成合理的流通空间，进而发挥出有效的技术效果。（5）第二代清华炉水煤浆加压技术。其是由清华大学、北京达立科科技有限公司及山西阳煤丰喜肥业集团一同研制出来的，有着自主知识产权的先进型技术。（6）鲁奇碎煤加压连续气化技术。
        结束语
        通过上述的分析可以发现在煤化工领域中现代空分装置设备的应用范围非常的广泛，并且空分装置在煤化工不同领域中的应用都会实现不同的效果和作用，因此现代空分装置会在煤化工领域中的发展越来越好，应用也会越来越广泛。
        参考文献：
        [1]王升.浅析大型煤化工空分的安全运行措施与管理[J].化工设计通讯，2017，43（01）：6+8.
        [2]王彦春.煤化工空分装置安全运行要点探讨[J].科技创新导报，2016，13（24）：25-26.
        [3]王文富，程更新.壳牌炉化工工艺技术的应用情况[J].氮肥技术，2010，31（5）.