煤化工項目中空分裝置的建設分析

閆清華

摘 要：一般大型的空分的設備在各個煤化項目之中，占有著總要的地位。其中包含了對電源系統在空分裝置地位的分析，以及在交流電源中UPS的制約，而針對目前直流系統的方案存在著一定的問題。文章中以項目為主，分析了空分裝置的規模與流程等特點，并對總平面的分布和二氧化碳的排放情況進行了分析。希望能夠為空分裝置的設計與建設提供一定的參考。

關鍵詞：煤化工項目;空分裝置;探究與分析

我國煤炭的存儲量是非常豐富的，其不僅是化石能源也是化工品中的原料。隨著近些年來經濟與社會的高速發展，人們對于能源與化工品的需求也在逐漸地增加，而煤化就在能源之中占據重要地位。而國際上油價也發生了比較劇烈的動蕩，對于代替的原料和能源的需求都越來越迫切，我國的煤化工行業與各個領域都成為了重要的組成部分。而煤化工技術也得到了比較重大的突破與發展，特別是在煤化化工技術的工業化發展，對于大型的煤制油和煤制天然氣方面都取得了比較大的進展與突破。

1 確定空分裝置的規模

空氣分離器的首要設計任務是選擇合適的裝配尺寸和通用型號。空分裝置在使用在煤化工項目當中時，主要用于幫助氧氣中的氣體進行分離，從而生成氧氣和氮氣的一種工業設備，也可以稱其為氧氣生成汽化劑和反應原料等，尤其在煤氣化的作業中對其的要求相對而言也比較高，故而在實際工作中為了可以達到標準的空分裝置規模，必須先對氧氣量做基本計算并將其作為相關定義基礎的。

1.1 掌握所用氧氣的性能和規格

煤氣化工作裝置是整個煤化工項目進行過程中，最主要的消化途徑同時也是主要用戶，有些裝置或者是具有微弱的要求，但是在實際運算氧氣使用總量的過程中，結果得出通常是依照煤氣化設備和其他設備的氧裝置相疊加得出的，根據實際運行的煤質變化的時候，或者是在調節裝置的負荷的時候，也要將設計裕量考慮進去。氧氣的純度也需要滿足客戶的要求，氧含量一般不會超過99.6%，煤氣化在工作之前選用的爐型以及工藝直接決定了氧氣壓力收集指數，在此類型的工程項目中所用的氧壓力是比較高的，控制的范圍在4-9兆帕之內。

1.2 產品氮氣的能力與規格

氮氣是一種必不可少的保護氣體或者是密封的氣體，而且這種原料的需求的適用裝置比較多，因此呈現的壓力等級相對而言也同樣比較繁雜，為此在實際工作環節中需要考量對于不同氮氣用氣規格差異，然后對于不同等級的氮氣壓力從而綜合評測氮氣的使用量。在確定氮氣的規模的時候，需要發現對于輔助裝置需要調整的連續使用劑量，然后再依靠每個裝置所設計的特性氮氣設置，將其在可控范圍內將其調整到最大，將用戶使用量最大數值、間斷用量與其正常差值進行疊加，重新計算該廠區相應管線之間的最大傳輸距離和總體面積，還要將管網的用量計算進去。

1.3 確定液體產品和確定其他產品的能力

在應用液氮與液氮能力的時候，需要根據不同用戶的需求和空分的裝置，再根據每項大型煤化工程項目具體情況，查驗空分裝置的對應套數是否比較多。同樣，在思考單套的空分裝置中，液體的其他系統項目需要同時滿足供應時間保證氧氣和氮氣這兩種原料的需求。按照不同的施工項目可以考慮選擇不同性質的用氣特點執行，來考慮空分裝置的運行。而針對于其他稀有氣體的應用，需要考慮成本方面的因素。尤其是在規劃項目的整體設計階段時，相關工作人員需要按照不同產品之間的性能和使用規格，來完成基本預期情況空分裝置能力舉例，若是在基本完成空分裝置的基本，規劃之后，則可以在這樣的基礎上，來進行設備的選擇與總圖的布置。

2 空分裝置設備的流程與特點

不同的項目中的空分裝置和流程與設備裝置都會有差異，根據大型的煤化工項來說，其主要的流程與設備可以分成一下幾類：

2.1 多樣化流程

針對大型的煤化與工程項目中對于氧氣需求量的差異，壓力通常在4-9兆帕之間，所以在空分的過程中，可以縮短流程，而針對煤氣化技術的差異以及壓力等級劃分的不同，氮氣用量方面與壓力的等級差別也是比較大的，一般空分流程的形式非常多樣，而根據空氣循環流程的問題也需要根據項目不同來進行有針對性的設計。

2.2 機組的集成化

主要用于完成原料利用的空氣壓縮機裝置和增壓的壓縮機來說，其主要是由雙軸的進行輸出的，另外可將其作為拖動式的一種氮氣壓縮性能機械產品。一般而言可以承受較大流量的裝置主要采取的作業方式都是軸流式跟離心式的，而且汽輪機器、原料增壓機和原料空氣壓縮機器的在運行時，所經用的都是同一套潤滑油使用系統。

2.3 空氣式冷卻法

有時候常見的煤化工項目所設置廠區面臨缺水是常態，所以為了能夠更好地節約資源，保證排氣可以盡快冷卻同時蒸汽的熱能可以轉化為透平轉子旋轉的機械能，可以選擇空冷器的使用。一般情況下需要在其使用前集中布置，才能保證吸風的總量達到標準，同時也能降低由于各種干擾問題所影響壓縮機使用。使用過程中需要按照空冷器功能轉化能力進行細節設計調整，還需實時結合當地天氣情況。

2.4 低溫轉動的儀器設備具的非常高的可靠性

由于一般的煤化工項目中存在的單套的空分能力都相對很強，所以大部分的空分裝置在出現停車之后，大概率情況都會致使下游的裝置出現停車，所以設備是否可靠是非常重要的，而當低溫轉動設備處在低溫狀態的時候，如果出現了故障，是要非常長大的一段時間來解決出現的問題，因此，通常情況下，低溫的轉動設備都是要具備一定程度的可靠性的。

3 保證空分裝置設備與氣化爐相配

在進行整體的設計的過程中，使空分裝置和氣化爐能夠相配屬于相當重要的工作之一。而在其中，需要使用氣化爐其中又包含氧氣，要保證的是比例與氣化爐的數據相匹配。當前要注意的事項就是依照國內外的單套空分的裝置來進行最大限度上的制氧。通常情況之下，一般的系列數投資都會比較低，但是單套空分的制氧量又比較大，實際上無法滿足業績或者是生產的能力，所以對項目的實施和實現是非常實際的。

因此，在掌握了空分設備的業績之后，再根據氣化爐中的系列數進行匹配，主要包括供需關系，再加上管道的配置，以及氧氣母管的設置，氧氣管道的系統連接需要與配置的方案關聯起來。

4 氧氣與高壓蒸汽管道系統的連接

一般的空分裝置在設置氧氣母管的時候，都是重點需要關注的內容。而通過對空分和煤氣化裝置間的氧氣管線配置研究，使最終的裝置間和系列間的配置達到最理想化，從而實現節約投資金額，優化操作細節的目的。

根據氧氣不同的流速和管道的材質，管壁的厚度等等，來選擇最經濟的方案，并且找出最合適的管道連接方案。

5 對空分總平面的布置和二氧化碳排放的影響，以及對于污氮排放分布的分析

在選擇空分裝置的時候，需要選擇的是與標準規范要求相符合的，如果是大型的化工項目，除了要保證空分平面的布置外，還需要考慮多種因素，包括空分和煤氣化的裝置，動力站的布置原則等。周圍也會存在比較大型的動力站與低溫的甲醇裝置，比較容易受到二氧化碳氣體排放方面的影響，周邊也有各種各樣的裝置，可能發生羥類氣體泄露情況，會對空分裝置和周圍環境造成影響。

綜上所述，為了能夠更好的適應當前煤化工行業的發展，空分裝置也在不斷的發展，而在對空分裝置進行工程設計的時候，需要從宏觀的角度來看，并且從總體平面布局和周圍的大氣的擴散來進行模擬氣體管道的配置方案。而在總體設計的時候，也需要做好基礎工作，這樣才能保證后續工作有條不紊地進行，對于在建過程中的項目反饋出來的問題，不斷地進行改進與完善。

參考文獻：

[1]劉鐵義.大型煤化工項目空分裝置的總體設計[J].文摘版：工程技術，2016，000（003）：P.275-275.

[2]周栓保.大型煤化工空分裝置總體設計配備方案探討[J].氣體分離，2018，000（003）：P.64-65.

[3]雷霽霞，楊亞芝.大型煤化工項目空分裝置的總體設計[J].化工設計，2015，000（005）：41-43.

[4]馬炯，陳洪中.煤化工項目大型空分裝置驅動方式研究[J].化學工程，2017（4）.