大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現(xiàn)狀分析

金鑫（神華寧夏煤業(yè)集團烯烴一分公司，寧夏銀川 750411）

大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現(xiàn)狀分析

金鑫（神華寧夏煤業(yè)集團烯烴一分公司，寧夏銀川 750411）

文章首先簡要闡述了煤化工空分技術(shù)的研究進展，在此基礎(chǔ)上，對大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現(xiàn)狀進行論述。期望通過本文的研究能夠?qū)Υ龠M空分技術(shù)設備在我國大型煤化工生產(chǎn)中的推廣應用有所幫助。

大型煤化工；空分技術(shù)；設備；發(fā)展

1 煤化工空分技術(shù)的研究進展

相關(guān)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(guān)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，由于使用者的需求不同，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(shù)和裝置的多樣化發(fā)展趨勢，并且這也是空分技術(shù)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，還能模擬出工藝流程的最佳形式，同時，可在計算機上對相關(guān)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(guān)的問題進行集成式模擬，并且還能對有關(guān)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(chǔ)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(guān)聯(lián)。

2 大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現(xiàn)狀

我國大中型空分設備技術(shù)經(jīng)歷了多次技術(shù)變革，如鋁帶蓄冷器凍結(jié)高低壓技術(shù)、切換式換熱器自清除全低壓技術(shù)、石頭蓄冷器凍結(jié)全低壓技術(shù)、常溫分子篩凈化增壓膨脹技術(shù)、常溫分子篩凈化全低壓技術(shù)、規(guī)模填料上塔技術(shù)、全精餾無氫制氬技術(shù)等。每一次的技術(shù)變革均在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新，

尤其是針對單元部機的技術(shù)快速發(fā)展，推動了空分設備技術(shù)水平的不斷提升。從當前我國大型煤化工的發(fā)展情況來看，空分技術(shù)呈現(xiàn)出以下發(fā)展態(tài)勢。

2.1 空分設備趨于大型化

為了滿足不同煤化工生產(chǎn)工藝流程的要求，一些用戶紛紛提出了8萬和9萬m3/h等級空分設備的技術(shù)詢價書，由此表明，這兩個等級設備的市場需求量出現(xiàn)了一定程度的增長，因此，未來一段時期，應當在完成6萬m3/h設備研發(fā)的基礎(chǔ)上，加大對8萬和9萬m3/h等級空分設備的研究力度，逐步攻克技術(shù)難題，找到最佳的解決方案，爭取在較短的時間開發(fā)出8萬-10萬m3/ h等級的空分設備，從而促使該設備朝著大型化的趨勢發(fā)展，以此來滿足大型煤化工生產(chǎn)工藝的需要。

2.2 提升關(guān)鍵部機的工作效率

2.2.1 開發(fā)多層冷凝蒸發(fā)裝置

因膜式主冷不存在液位，所以使其具備溫差極小的特點。但是，膜式主冷卻面臨著安全性問題。這就迫切需要開發(fā)多層浴式主冷凝蒸發(fā)器，如三層或四層，以有效降低主冷蒸發(fā)側(cè)液氧柱的高度，進而達到降低冷溫差的目的，實現(xiàn)節(jié)能降耗，這也是冷凝蒸發(fā)器今后發(fā)展的重要方向。

2.2.2 用液體膨脹機實現(xiàn)節(jié)能

在基于內(nèi)壓縮流程的大型空分設備中，需要將高壓液空送入下塔進行精餾，這股液空來源于高壓板翅式換熱器的冷端。在送入過程中傳統(tǒng)做法是設置一個高壓液空節(jié)流閥，液空在經(jīng)過節(jié)流閥時被截留到下塔，在壓力作用下進入塔內(nèi)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及節(jié)能要求的不斷提高，傳統(tǒng)做法逐步被淘汰，當前多采用液體膨脹機進行高壓液空送塔，該技術(shù)具備以下優(yōu)勢：利用液體膨脹機制冷能夠通過大幅度降低制冷量，減少能源消耗。而在傳統(tǒng)做法中，需要氣體膨脹機提供這部分冷量，不利于實現(xiàn)節(jié)能目標；在膨脹過程中，液體膨脹機可產(chǎn)生動能促使發(fā)電機組運轉(zhuǎn)；與設置節(jié)流閥相比，利用液體膨脹機能夠通過降低液體焓值來有效降低膨脹后的氣體溫度，減小汽化率，提高氧提取率。通過調(diào)查研究顯示，采用液體膨脹機可節(jié)能2%～3%。

3 結(jié)語

綜上所述，在大型煤化工生產(chǎn)中，空分技術(shù)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(shù)研究進展的基礎(chǔ)上，對該技術(shù)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。

[1]張建府.大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤化工, 2012,40(3):10-12.

[2]趙躍.大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展探究[J].中國科技博覽,2014(4):595-595.

[3]蘇建偉.淺談大型煤化工型空分設備的自動控制特點及發(fā)展方向[J].化工管理,2013(6):58-58.

金鑫（1988-）男，回族，寧夏銀川人，本科學歷，神華寧夏煤業(yè)集團烯烴一分公司，助理工程師，研究方向：深冷技術(shù)。