化工企業空氣分離裝置工藝流程選擇

楊保鋒

摘 要：我國的經濟迅猛發展，同時帶動了諸多領域的產業繁榮，其中在化工產業，一些先進的技術也得到了廣泛的引進，從而在生產的效率上有了很大程度上的提高，其中為化工生產提供動力的空氣分離裝置較為突出，其工藝流程的選擇也顯得至關重要。

關鍵詞：化工企業 空氣分離裝置 工藝流程

中圖分類號：TQ116 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0065-01

事物的發展過程是從穩態轉換成不穩態再轉換成新的穩態的過程，當前，化工企業廣泛引進先進技術，生產效率提高的同時，在工藝流程當中所存在的風險也是愈來愈多，在化工行業當中需要大量的高純度氧氣以及氮氣，故此空氣分離裝置的安全性就和化工企業的正常運轉有著重要關系。

1 空氣分離裝置的不同工藝特點分析

1.1 低溫精餾工藝特點分析（例如我廠KDN-18000型空分裝置）

在低溫精餾的工藝特點方面主要就是工藝流程和操作復雜，投資成本高，工藝比較可靠[1]。在全低壓外壓縮以及內壓縮的工藝特點方面有著工藝流程的差異以及設備方面的差異，安全性以及投資費用方面的不同，其中在工藝的流程上內壓縮和外壓縮的差異主要體現在換熱以及精餾上，內壓縮的工藝主要是從精餾塔主冷蒸發器抽取液氧的，然后通過液氧泵加壓至所需要的壓力，在經過高壓空氣和液氧進行換熱，從而汽化出冷箱作為產品。而外壓縮則是通過精餾塔產生低壓氧氣，然后通過主換熱器進行復熱出冷箱。

1.2 非低溫空氣分離裝置工藝特點分析（例如我廠選用的北京飛達制氮設備）

在非低溫制氣工藝的特點方面，主要就是工藝的流程較為簡單，裝置的操作也比較的容易，操作范圍廣以及成本較低，在其自身的特點作用下，氣態下分離氧氮產品的產量也相對比較低，在質量上也會受到一定程度的制約。在變壓吸附工藝方面主要是選用的碳分子篩吸附劑，能夠分離制取氮氣，在操作上是采取的雙吸附塔操作的方法，吸附的范圍也比較廣泛。變壓吸附生產率會受到產品的純度影響較大。而在膜分離工藝方面的特點就是選取的不同纖維膜，能夠獲取不同氣體產品，能夠在比較大的壓力范圍進行工作，并和壓力成正相關，在生產率方面會受到產品的純度影響較大。

2 空氣分離裝置工藝流程的選擇

通過對空氣分離裝置的不同工藝流程特點進行分析，能夠對工藝流程的選擇提供可靠的依據，在經濟性以及安全性等方面能夠有正確的引導。

首先在氣態的產品工藝流程方面會對各方面有著要求。其中在雙高產品方面對工藝流程的要求，在這一過程中由于非低溫精餾這一工藝會受到自身條件的制約不能夠提取雙高產品，而膜分離和變壓吸附的工藝在分子膜以及吸附劑方面只能夠分離吸附特定的產品，也不能夠得到雙高產品，所以只有在全低壓空氣分離低溫雙塔精餾的工藝才可以獲取雙高產品[2]。

其次就是在產品的產量方面對空氣分離裝置的工藝流程的要求。由于空氣分離裝置連續的生產單一氣體產品，在低溫精餾等工藝方面能夠滿足要求，但自身工藝的制約就會使得膜分離以及變壓吸附的生產率以及純度方面都會相互的制約，故此在大量純產品方面就很難獲取。在選擇工藝流程的時候要能夠根據裝置的實際情況進行比較，而氮氧產品在產量上要高于5000 NM3/h大中型空氣分離裝置，所以從這些方面來看，全低壓低溫精餾工藝是其它的分離方式不能夠取代的。

再者就是操作的方式對空氣分離裝置工藝流程的要求，一些比較小型的空氣分離，采取低溫精餾以及變壓吸附都能夠得到有效的滿足，當在產品的需求方面是間歇性的，那么從經濟性的層面進行考慮，采取非低溫精餾的工藝流程是比較合適的。但是這一工藝的流程相對較為復雜，并且在操作上也有著難度，這一裝置的啟動時間相對較長，在連續成產的需求上較為適合。

另外就是對于大型的空氣分離所輸出的產品來說，對空氣分離工藝流程也有著一定的要求，采取全低壓的空氣分離工藝在技術上會相對的比較成熟，在裝置的運行方面也較為穩定，能夠生產雙高的產品，這一全低壓空氣分離裝置主要就是通過內壓縮和外壓縮的工藝來滿足不同壓力的生產需求，在化工企業的生產過程中，對于需要氧壓力小于3 MPa的裝置可以采取全低壓外壓縮這一工藝流程，大于這一標準的的裝置可以采取全低壓內壓縮工藝流程。

通過以上的相關介紹可以看到，對于不同的裝置有著不相同的工藝流程，所以要能夠結合實際的需求進行選擇。一些大中型的空氣分離裝置在氮氧產品的產量高于5000 NM3/h的時候要選擇全低壓空氣分離裝置工藝，而低于這一標準的要根據實際的情況進行選擇膜分離或者是變壓吸附以及全低壓低溫精餾的工藝[3]。針對比較大型的空氣分離裝置在化工企業進行應用要根據氧產品壓力來進行選擇，對于小型的空氣分離裝置，雙高產品則可以選擇全低壓低溫精餾空氣分離裝置，而間歇性的就要選擇膜分離工藝或者是變壓吸附工藝，針對液態氧氮的產品則可以選擇全低壓低溫精餾工藝。

3 結語

在當前我國的空氣分離裝置的設計制造已經日趨專業化以及標準化，這對于化工企業的日常生產的效率有著很大的促進作用，所以選擇適合的空氣分離裝置工藝比較的重要。在具體的選擇過程中，要能夠綜合性的考慮分析問題，從安全以及經濟的角度進行著手，從而才能夠保障最大的生產效益。筆者拙見，希望能對我廠空分二期的選型有所幫助。

參考文獻

[1] 韓明遠，岳海文.RIK90-4型空氣壓縮機故障原因分析及處理[J].山西冶金，2014（3）：97-99+103.

[2] 張岑，宋金利，張海濤.淺析空分設備工程設計階段的優化措施[J].深冷技術，2014（3）.

[3] 馬保玉，陳開瑞.20000m～3/h空分設備制氬系統操作分析[J].深冷技術，2014（3）.endprint