大型煤化工空分技術及設備發展之研究

師瑋

摘 要：隨著時代的發展，我國經濟水平不斷提高，我國很多的煤化工企業都得到了很大空間的發展。在這種情況下，這些企業對氮氣和氧氣的需求量逐年提升。為了更多的氧氣和氮氣、維持企業的可持續發展，煤化工企業開始推動空分技術的研究以及相關設備的自動化控制技術的創新。這次過程中，由于這兩項技術的不斷向前推進，煤化工企業也收獲頗豐。本文將對大型煤化工企業、空分技術、相關設備進行分析，研究出這兩項技術的發展情況，以及未來的發展方向。

關鍵詞：大型煤化工企業;空分技術;設備發展;分析與研究

0 引言

目前，我國雖然新發現了一些油田，但整體的石油資源仍然依靠于從國外進口。近些年來，由于金融危機的影響，原油的價格持續下跌;但對于化工工業而言，其成本并沒有因此而下降，反而因為石油資源的枯竭而逐漸抬升。面對這種情況，大型煤化工業成為比較重要的“救世主”，因為它可以有效的改善國內對石油需求的現狀，最大限度的保障國內石油的供應。隨著經濟全球化的發展，國內的大型煤化工企業逐年發展，且其也提高了對空分技術以及相關設備的制造的要求。這其中需要注意的是，對空分設備的運用關鍵在于能否合理地運用其自動化控制技術。在當下的發展環境下，大型煤化工企業都開展了技術創新，相關部門也在推出相關政策鼓勵企業進行技術研發，希望通過這樣的方式提高國內煤化工空分技術以及設備制造的發展、國內經濟水平的提升。

1 空分技術的現狀

通俗地講，空分技術就是將空氣進行分離，使其分離之后成為氧氣和氮氣。二者的使用用途各不相同，其中氮氣主要應用于原料、氣力輸送氣以及惰性保護氣;而氧氣則可以用在氣化劑和反應原料等。就目前的空分技術發展情況而言，其主要分為三個部分：第一是變壓吸附，第二是低溫精餾法，第三是薄膜滲透法。盡管近些年來，隨著我國經濟水平的不斷提高，國內的空分技術得到非常巨大的突破，但相較于國外一些處于領先地位的國家來說，我國在空分技術方面仍然處于落后位置。也正因如此，國內的工業企業必須加快相關技術的研發速度，加大研發過程中的資金投入，促進新型技術的產生。

2 如何選擇大型煤化工其空分設備的流程組織

就大型煤化工企業當前的空分技術及設備發展現狀而言，其空分技術及相關設備中有很多的流程組織形式，企業必須在這些流程中選擇一個最適合自身的方式，以提高企業的工作效率，避免生產資源、資金投入的浪費。因此，如何選擇一個最適合企業自身的空分技術及其設備的流程組織形式是非常重要的，在做選擇時要遵循以下幾點：首先是要全面了解項目所使用的氣體及其具體情況，比如氧氣和氮氣的百分比、氧氣與氮氣的綜合、氧氣與氮氣的標準等;其次是要對不同的流程組織形式進行準確的計算，確保該流程組織形式在工作過程中不會導致單元設備出現斷貨的情況;第三是要綜合考量各種流程組織形式與原有的空分技術及其設備是否兼容;最后是要考慮在生產過程中，氣體產品的消耗情況是否達到企業的理想效果。

3 大型煤化工其空分設備使用的關鍵性技術

3.1 大型煤化工其空分設備三大機組的兩種自動化控制技術分析

3.1.1 SIS系統自動化控制技術

SIS系統屬于一種自動化技術系統，其主要負責的便是壓縮機工作機組的安全性以及聯鎖的正常實施。它也被稱為ESD緊急性停機系統，其中包括安全故障防范涉及技術以及冗余、容錯技術。SIS系統可以有效的保障機組的正常運行，即便是發生意外事故之后，該系統也可以及時發出聲光報警信號;在整個事故處理完畢之后，該系統還可以將整個事故復盤，將其打印出來，以供相關工作人員在事故結束之后對原因進行調查。

SIS系統和DCS系統其實是分開的，二者相輔相成又各司其職，在安保聯鎖的系統中會將企業內的空分技術及其設備在停機聯鎖過程中所產生的信號記錄在案，只要發生了事故，其就會對SIS系統進行必要的保護，在這一過程中，DCS系統會保障SIS系統的正常運行、控制和顯示。其實現原理大致為：DCS系統保障SIS系統的正常運作，并將空分設備機組自動聯鎖出現的信號與SIS系統相連接，此后再通過數據交流的方式使其能夠顯示在DCS系統上。對于部分同時需要接入兩個系統的重要級別的信號而言，則需要通過信號自動分配機制將信號分別連接到兩個系統當中去。

3.1.2 CCS系統自動化控制技術

CCS壓縮類機組自動化控制技術的工作原理是通過采用與DCS控制性技術系統相對的全方位控制性系統的增壓機、空壓機以及驅動汽輪機，以此達到對機組的整體控制。在此機組當中，所有的控制類零部件都要配備三重性冗余、容錯的配置，并將其運用到啟動系統中的電源模塊上，通過這種方式使電能夠供給到冗余部分。相較于SIS系統而言，CCS系統中的聯鎖安保和控制功能是結合在一起的，其既可以調節機組的運行速度、機組的負荷，同時還可以控制其內部各單元設備儀表的顯示情況。除此之外，CCS系統還可以控制機組內單元設備的回路、聯鎖安保程序當中的執行體系，甚至在CCS系統的操作站中，工作人員還可以利用該系統完成遠程操控、對機組內部的單元設備進行全方位無死角的監控和預警、報警。在此之后，工作人員還可以通過CCS系統與主控制系統建立關聯，使數據和信息能夠實現實時共享。

3.2 大型煤化工其空分設備間的相互關聯的聯鎖控制性技術分析

想要使大型煤化工其空分設備能夠長期地正常運轉，就要整合所有的資源，綜合地協調所有控制系統的共同運作。在這一過程中，要求相關工作人員具備極高的專業素養，工作細節更是不能忽視。舉個例子，如果空壓機出現了停運情況，工作人員則要通過連鎖型控制的方式控制空分設備以及空氣遇冷控制系統，使其膨脹機能夠停止運作，使增壓機可以對壓力進行回流，促使生產產品所承載的液氧泵重量下降。由此可以看出，各個設備或系統之間的聯系還是非常緊密的，在工作過程中相關工作人員一定要通過相應的解決措施，盡可能地保障空分設備在啟動之后的正常運轉，避免出現停機情況。當然，當空分設備和壓縮機組的控制系統并不一致時，相關工作人員則需要對連鎖控制系統進行仔細的研究，制定合理的解決措施。

3.3 關于大型煤化工其空分設備的未來發展

空分設備的大型化其實是有很多優勢的，比如降低企業的成本投入、縮減后期維護工作等等;但相關人員也要認識到，空分設備一旦大型化，在運輸過程中就會產生很大的麻煩，甚至還會受到一定的限制。因此，在未來的發展過程中，空分設備的設計人員一定要就當前的空分設備方案進行調整和優化，通過新的技術逐漸在保障空分設備具體功能的前提下，縮減設備的尺寸，方便運輸。當然，相關工作人員也可以改變現有的思路，使空分設備能夠拆解，在運輸途中將其拆解開來，到達工作現場之后再進行安裝。除此之外，設計人員還要注意一個非常關鍵的問題，那就是如何在保證正常的利潤的情況下降低設備在生產過程中所需要消耗的能源。所以在今后的發展過程中，企業和設計人員一定要通過多種方式對空分設備機組內部的運行機制進行優化，使其工作效率逐漸提升，以此降低其對能源的消耗。當然，企業想要更好的發展，也要對空分設備進行必要的創新研發，促進空分設備相關技術的推陳出新，有效的提高企業的生產效率比，降低發生風險事故的可能性。

4 結束語

通過本文的詳細敘述可以看出，目前，我國大型煤化工空分技術及其使用設備在實際生產中已經貢獻了非常大的作用，并且在各個方面包括生產中的問題、突發事故方面、創新研發方面都取得了非常大的突破。盡管我國的空分技術及設備在國際領域內仍然處于落后位置，但通過國家和企業的大力支持，相信在未來國內空分技術及設備一定能夠趕超國際領先的其他國家。

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