空分設(shè)備性能研究及問題分析

王鵬（內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 赤峰 025350）

空分設(shè)備是一種以空氣為原料的氣體分離裝置，我國常見的空分設(shè)備中，主要利用壓縮循環(huán)、低溫深凍的方式將空氣轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化成液體形態(tài)，進(jìn)而功過精餾手段分理處所需要的氮氣、氧氣、氦氣等。

我國是空分設(shè)備生產(chǎn)和使用大國，在計劃經(jīng)濟時期就已經(jīng)形成了相應(yīng)地規(guī)?！，F(xiàn)階段，隨著工業(yè)發(fā)展和科技進(jìn)步，空分設(shè)備也逐漸向種類多樣化和技術(shù)深度性發(fā)展。在這一基礎(chǔ)上，工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境對空氣分離設(shè)備提出了更多的性能要求。

從上世紀(jì)九十年代末開始，我國的空分設(shè)備發(fā)展逐步邁向大型化、高效性、重載化、自動化和環(huán)保型等積極領(lǐng)域，在工藝技術(shù)上也實現(xiàn)了膜分離、分子篩等多種形式。因此，要確?？辗衷O(shè)備的高效運行，除了從管理方面入手，減少故障和人為失誤之外，更應(yīng)該針對當(dāng)今主流的空分設(shè)備設(shè)計和運行工藝進(jìn)行研究，完善空分設(shè)備的適應(yīng)性。

1 空分設(shè)備現(xiàn)狀分析

空分設(shè)備的種類有很多，劃分的因素也有很多，簡單地可以劃分為液體產(chǎn)品空分設(shè)備和氣體產(chǎn)品空分設(shè)備。

隨著我國工業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，相對應(yīng)的，作為工業(yè)輔助生產(chǎn)裝置的空分設(shè)備也在提升自身的性能。設(shè)備大型化是最顯著的特征，同時，另外涉及的兩個重要因素也呈現(xiàn)出極端化發(fā)展。

首先，空分設(shè)備的超高壓性能越來越完善，這位大型空分設(shè)備的生產(chǎn)提供了良好的空間環(huán)境。

其次，伴隨著低溫深凍技術(shù)的發(fā)展，空分設(shè)備不斷地探索超低壓生產(chǎn)流程，以擴大空分設(shè)備的適應(yīng)性；其中，以新技術(shù)為主要代表的非高壓空分設(shè)備取得了很大的進(jìn)步。

從空分設(shè)備行業(yè)現(xiàn)狀來看，主要有以下的趨勢：

1.1 空分設(shè)備的研發(fā)、升級開始重視計算機技術(shù)的應(yīng)用。通過計算技術(shù)，完成壓力、溫度、分子運動等建模技術(shù)，有利于現(xiàn)實構(gòu)建。

1.2 突出核心科技，在關(guān)鍵設(shè)備的研發(fā)上取得了飛躍性進(jìn)步。

1.3 整個空分設(shè)備中的科技含量有所提高，在自動化、智能化方面實現(xiàn)了高比例進(jìn)駐。

1.4 創(chuàng)新了原有的工藝結(jié)構(gòu)和流程，加速國內(nèi)技術(shù)與國際技術(shù)的接軌；部分設(shè)備的精密程度已經(jīng)超過了軌跡水平。

2 空分設(shè)備性能模擬研究

值得說明的是，當(dāng)前空分設(shè)備的多樣性表象下，已經(jīng)形成了穩(wěn)定的設(shè)計思路?？辗衷O(shè)備的工作原理主要基于空氣成分中的不同沸點、壓力、密度反應(yīng)等因素，在進(jìn)行空分設(shè)備性能的研究時，可以從這些方面入手。

本文在研究空分設(shè)備性能的過程中，對不必要的因素和流程進(jìn)行了簡化。

2.1 空分設(shè)備物理環(huán)境的模擬研究

空分設(shè)備的物理環(huán)境是指設(shè)備所處環(huán)境的自然要素，以及設(shè)備運轉(zhuǎn)涉及的工作要素。例如，輸入物質(zhì)的構(gòu)成成分，流體狀態(tài)以及用戶自定義的相關(guān)參數(shù)等，這些信息根據(jù)空分設(shè)備的用途不同存在較大的差異。

為了減少不必要的計算，可以先從必要條件入手，這包括：①空氣中的集中主要成分（氧氣、氮氣、氦氣）分離目的，事先設(shè)定好不同組成部分的沸點、壓力值和滲透性等，一般設(shè)置的主要是熱力學(xué)屬性；②確立性能研究過程中不同量的變化關(guān)系，如壓力、溫度、摩爾提及等。在研究過程中一般會將空氣中的組分屬性看作是理想狀態(tài)，這樣可以直接套用公式。而在實際工藝應(yīng)用中，計算出設(shè)備性能產(chǎn)生的偏差即可；③充分考慮生產(chǎn)產(chǎn)品的形態(tài)和屬性。如利用空分設(shè)備生產(chǎn)的目的是得到容易液化的氨氣，則應(yīng)該設(shè)定相匹配的壓力和溫度范圍。

2.2 空分設(shè)備模擬環(huán)境的建立

借助計算機系統(tǒng)建立空分設(shè)備研究的模擬環(huán)境，其中主要利用的手段有工藝物料流程圖和邏輯操作器。

首先，工藝物料流程圖可以很清晰、直觀地反應(yīng)出空分設(shè)備工藝的運行過程，并由此分析出工藝流程存在的關(guān)鍵點。每一個關(guān)鍵點，對應(yīng)一個模擬因素，在形成的工藝物料流程圖中實現(xiàn)量化，完成對空分設(shè)備檢測對象的定位。

其次，利用邏輯操作器。邏輯操作器包括循環(huán)處理和調(diào)解處理兩部分，循環(huán)處理部分應(yīng)用在熱循環(huán)、物流循環(huán)部分，而調(diào)解處理應(yīng)用在關(guān)鍵點的數(shù)值變化上。兩部分相結(jié)合，可以實現(xiàn)空分設(shè)備獨立性運作的誤差判斷，以及功能優(yōu)化后的效果觀察。

3 結(jié)語

綜上所述，對空分設(shè)備性能的研究是基于兩方面的，一方面根據(jù)空分設(shè)備的原理展開，以分離對象的性能作為依據(jù)，另一方面利用計算機技術(shù)來實現(xiàn)模擬優(yōu)化?？辗衷O(shè)備在現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，積極地展開技術(shù)革新和工藝創(chuàng)新，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

[1]金麗群.大中型空分設(shè)備技術(shù)改造綜述[J].杭氧科技,2001,Z1:8-12.

[2]趙大為.大型空分設(shè)備的研制開發(fā)[J].冶金動力,2004,06:49-52+56.

[3]毛紹融,黃申俊.環(huán)境條件對空分設(shè)備性能的影響[J].深冷技術(shù),1993,03:14-17.

[4]蔣旭,張叢權(quán),燕春福,岳瀾寧,劉景武.開封空分特大型空分設(shè)備研發(fā)現(xiàn)狀[J].深冷技術(shù),2013,05:31-35.

[5]毛紹融,朱朔元,周智勇,盧杰.大型空分設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].深冷技術(shù),2009,S1:26-31.