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现代空分装置在煤化工领域的应用康亚雄

发表时间：2021/6/10 来源：《基层建设》2021年第6期作者：康亚雄

[导读] 摘要：空分装置工程项目在具体应用过程当中往往具有着极高的科学技术含量，在实际施工中所需要涉及到的专业内容对比其他类型的工程也要更加广泛，有着相当高的专业要求，而且施工过程也十分复杂，因此在开展空分装置工程项目施工环节时难度相对较大，强度相对较高，也容易出现相关的质量问题。

        新疆美克化工股份有限公司新疆省库尔勒市 841000
        摘要：空分装置工程项目在具体应用过程当中往往具有着极高的科学技术含量，在实际施工中所需要涉及到的专业内容对比其他类型的工程也要更加广泛，有着相当高的专业要求，而且施工过程也十分复杂，因此在开展空分装置工程项目施工环节时难度相对较大，强度相对较高，也容易出现相关的质量问题。本文针对现代空分装置在煤化工领域中的应用进行分析，并提出具体的应用对策，希望能够为相关工作人员起到一些参考作用。
        关键词：现代空分装置；煤化工领域；应用
        在空分装置工程项目的正式施工前，相关设计部门需要将图纸进行有效的绘制，并提交上级部门来进行审核和具体的修改，与此同时，还需要针对工程中所需要的原材料和设备进行采购。在具体的施工过程当中，需要能够严格控制施工环节，尤其是化工类项目，需要能够有效地保证施工质量，并要程序化和规范化的开展质量监管工作。在完成相关空分装置工程项目后，还应做好质量检验和工程验收工作，确保工程项目的施工质量能够充分符合我国的相关标准和要求，使工程使用达到预期效果[1]。
        一、各煤基化工生产系统中空分工业气体的应用
        （一）应用于煤制油生产系统
        煤制油装置主要包括空分装置、油品合成装置、煤气化装置以及产品加工装置等。在煤气化装置中加入界区外的原料煤和空分装置中的氧气，经过相关的气化工艺生产，再将合成器送入到一氧化碳变换装置，采用高水气比部分变换工艺对粗合成气中的一氧化碳和氢气比例进行调节，再通过具体的合成和制氢缓解生产成品油。空分装置在这一流程当中能够为煤气化装置等提供氧气，其运行时产生的副产品氮气可以供给煤气化装置进行使用。对于气化装置而言，高压氧气可以为其供氧，而高压氮气则可以为其提供输送粉煤时所需要的载气。低压氮气可以为全场化工置换、保护和工艺等提供氮气，空分装置可以为工厂生产提供充足的工厂空气和仪表空气[2]。
        （二）应用于煤制气生产系统
        煤制气工艺装置具体包括空分装置、煤气化装置以及低温甲醛洗净化装置等。空分装置可以和煤气化装置等实现配套生产。空分产品气体在整体生产流程当中具有着十分广泛的用途，除了向气化装置进行供氧外，空分装置所产生的相关副产品，例如氮气、仪表空气等还能够用于低温甲醛洗等相关化工装置当中，有效的保证了系统的生产稳定性和连续性。
        （三）应用于煤制烯烃生产系统
        煤制烯烃工艺装置具体包括气化装置、空分装置以及净化装置等。该工艺流程为，空分装置中的高压氧气在离开装置后，进入到气化炉当中，并在规定温度范围内进行气化反应，从而生成具体的一氧化碳、二氧化碳以及氢气等。之后再将相关气体送到甲醛合成系统。经过相关的甲醛洗脱硫化碳净化后，其合成气可以由甲醛合成气压缩机进行增压处理，并和来自甲醛合成回路的循环气共同被压缩形成具体的压力，再送入到甲醛合成回路当中合成具体的甲醛，而一氧化碳和二氧化碳以及氢气等则可以通过相关催化剂作用，合成相应的粗甲醛。MTO装置主要包括甲醛转化和烯烃回收两部分内容，相关的丙烯、乙烯等产品可以送入到系统当中进行具体的聚合反应。
        二、现代空分装置在煤化工领域的应用对策
        （一）空分工艺比较
        空分气体分离工艺具体包括变压吸附、深冷分离以及膜分离等相关工艺，化工企业往往对气体的纯度和具体用量具有着较高的要求，而空分装置在实际应用过程中主要采用深冷分离工艺。该工艺的主要原理为，空气经过具体的压缩、冷却和净化后，可以通过热交换过程将空气进行液化，从而形成液空。而液氮和液氧之间的沸点不同，因此可以对液空进行截留处理，使氧在精馏塔的底部得到富集，而氮则在精馏塔的顶部进行富集，这样一来可以得到高纯度的氮气和氧气。现如今，空分装置工艺主要包括内压缩流程和外压缩流程，其中外压缩流程可以有效的生产低压氧气，再通过氧气压缩机将其进行具体的加压处理后，提供给相关用户。而内压缩流程使液氮在冷箱当中经过液氧泵的加压处理，使其满足相关的压力要求，再供给具体的用户[3]。

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        （二）空分工艺运行比较
        1.主冷凝蒸发器中碳氢化合物
        空分设备在长期运行后，其主冷凝蒸发器液氮当中的碳氢化合物会出现一定程度的浓缩和积累，这对空分设备的运行会产生相应的安全隐患。而为了避免碳氢化合物的积累现象，需要采取外压缩流程，通过排放液氧，使主冷凝蒸发器当中的碳氢化合物含量有所降低。而内压缩流程氧气产品是由冷凝蒸发器当中的液氧，经过液氧泵加压复热处理后所得到的相关产物。通过采用内压缩工艺流程，可以使空分装置运行的安全性得到有效的提高。
        2.氧气压缩机安全性
        氧气具有助燃性，当压力和温度升高后，会产生相应的爆炸危险。因此当压缩氧气处于高温高压状态下，会具有较大的危险性。而内压缩流程可以为液氧泵提供相应的压力，并在低温泵下进行低温运转，其安全系数对比外压缩流程可以得到极大的提高。
        3.液体产品率
        在空分装置当中，液体产品的比例往往对能耗具有着较大的影响。在相关行业当中主要认为，8%左右的比例为分界点，当低于8%，通常会采用外压缩流程，而当高于8%时，则采用内压缩流程。在具体流程选择时，需要结合实际情况来合理的进行判断。
        （三）空分设备选型
        在空分内压缩流程的应用过程当中，氧氮产品的采出比通常在1:1-1:3这一范围内。而多数空分项目当中，氧氮产品的采出比通常按照1:2来进行设计。如果项目氧氮产品的需求比超出这一范围，则说明其与正常空分装置的产品采出比例发生了偏离。
        1.设备参数比较
        对于不同空分装置的形式，相关企业需要结合设计方案中压缩机的主要参数和社会投资等进行具体的分析，确保其所制定的设计方案能够有效的满足相关生产装置工艺要求。而在空分装置当中，其运行成本主要为电耗，因此在对这个方案进行考虑时需要将电耗因素纳入其中，从而更加科学合理的进行设备投资。
        2.设备操作性比较
        在化工企业的发展过程当中，确保生产工艺装置的稳定性和安全性是十分重要的一项内容，而相关企业需要对其方案中设备的操作性进行有效的对比。化工生产装置往往具有着复杂的工艺，需要对生产负荷进行调整。而在实际生产过程当中，相关的检修、停车以及开车操作等十分频繁，用气波动会导致空分装置产生相应的负荷波动。尤其在生产装置出现紧急停车状态时，会对气体管网压力产生较大的冲击。因此，空分装置应在短时间内对其负荷进行有效的调整。根据生产负荷所具有的波动性特点，当氧气用量不发生变化时，氮气用量出现波动，则需要对制氮装置负荷进行调整。而如果氮气用量不变，氧气用量出现波动，则需要对内压缩空分装置负荷进行调整，同时还需要结合氮气的产出量来对制氮装置负荷进行调整。企业需要对装置负荷灵活的进行调整，从而更好的满足生产装置的实际使用要求[4]。
        结束语
        综上所述，空分装置在煤化工领域中的应用需要加大对质量问题的重视。对此，相关企业需要严格的按照相关质量监督要求和标准来落实生产工艺环节，并通过采取有效的措施来进一步确保空分装置的安全稳定运行，从而满足自身的生产要求，提升煤化工企业的生产质量和生产效率。
        参考文献
        [1]柴晓明,郜洪勇.现代空分装置在煤化工领域的应用[J].通用机械,2016,(5):35-38.
        [2]张鹏飞,李慧.现代空分装置在煤化工领域的应用[J].中国化工贸易,2020,12(1):118-119.
        [3]王建成.现代空分装置在煤化工领域的应用[J].化工管理,2019,(5):23 -24.
        [4]丁同昌,郭炜.现代空分装置在煤化工领域中的应用体会[J].中国科技投资,2019,(9):108.