煤化工行业配套空分的流程特点

工空分装置工艺特 点及 应用发展
常 力 鹏
（ 黑龙 江北大荒农业股份有 限公 司浩 良河化肥分公 司生产部 ， 黑龙江 伊春 １ ５ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 随着我 国社会的快速进 步以及科技 的高速发展 ， 我 国的工业也在不 断地进行 着创新 与完善 。我 国工业如今的发展 规模在世 界上也屈指可数 ， 尤其 是 利 用 自身 资 源优 势 所 开展 的煤 化 工 更是 国 际驰 名 。 煤 化 工 虽 然 听起 来 陌生 实际 上 却 与 我 们 的 生活 息 息相 关 ， 无 论是 医药业还是 日化业都 离不开煤化 工的 支持 。煤化工的快速发展也 自然会使得其配套设施也随之发展 ， 在煤， Ｉ ｔ ＿ ｒ － 当中应 用范围最广的 应当是 空分装置 ， 空分装置是煤化工 当中必不可少的一种设备 ， 其 工艺的特点及 因应用的发展 时刻牵动 着整个煤化工行业。 关键词 ： 煤化工； 空分装置； 工艺特点； 应 用 发展
１ 煤 化 工 空分 装 置 的 特 点 加合理 。 煤化工 当中空分装置对 于煤 化工而言具有着极为重要的意义 ， １ ． ２ ． ２成套设备机组 的特点 而我们分析煤化工空 分装 置的特点也是 为了可 以对煤 化工的空分 首先来看空气过滤器系统特点 ， 空气过 滤器 系统 有具 有 自动控 装置有着更多 的了解并且为了将其更好 的应用 。 对于煤化工空分装 制 系统 能够对过滤器 内的空气在一定 时间后进行反 吹减少 了清理 置的了解应 当先从其工艺流程开始 ， 只有先对其工艺 流程有 了充分 难度 ， 并且 空气设备过滤器本身还能对其 阻力进 行大小调整。其次 的了解才能真正地将其应用好。 是 预冷系统 ， 预冷系统采用 的是 搞笑低阻散堆填 料塔 ， 可 以保 证其 １ ． １空 分 装 置 工 艺 流 程 拥有 良好 的换热性能和减少阻力的效果 ， 并且对 于空压机的负荷也 空分装置本身采用 了多种不 同的工 艺其 中有分 子筛吸与 预净 能够起到减轻 的效果 。接着是纯化系统 ， 空分装 置的分子纯化系统 其每 一个 单独 的吸附器吸附时间都能高达 化工艺 、 增压透平膨胀机 以及液体泵压缩工艺 。空气装置 整套设备 采用 的是长期使用设计 ， 由空气过 滤压缩 系统 、 空气 预冷 系统 、 分子筛 纯化 系统 、 分馏塔 系 ４小 时 ， 这使得分 子筛和 阀门的使用 寿命 被延长 ， 而切 换损失 会减 统、 液体贮存及汽化系统 、 仪控系统 、 电控 系统等组成 。空分装 置的 小从而可 以减少再生污氮量。 组成虽然 十分复杂但是其所要达到的 目的却十分简单 ， 其 主要 的工 ２ 空 分 装 置 的应 用发 展 作 目的就是将空气 中的各个成分分离开来从而为煤化工设备服务 。 空分装置在煤化工企业 已经被广泛 的应用 ， 并且这种应用还会 下面我们来分析其工艺流程 。 越来越深入且规模也会越来越大 ，关于未来空分装置 的应 用发展 ， １ ． １ ． １空气过滤和压缩 从 如今 的发展现状就能得 以管窥 ， 下面笔者就来谈一谈关 于空分装 首先 ， 自洁式空气 吸入 过滤器将空气 吸人 器内部 ， 然后空 气在 置 的应 用 发 展 问题 。 空气过滤器的作用下将里面 的灰尘和其他悬浮颗粒物等杂质去 除。 ２ ． １空分装置 的应用发展规模越来越大 去除杂质的空气将进入主空压机 ， 在主空压机的多重压缩后空气再 随着我 国煤化 工发展 的规模扩 大以及其产 能的扩 大器装置 大 进入空冷塔 ， 压缩器在空气压缩 的过程 中会 产生大量的热量而这些 型化已经是一种必然趋势 。 煤化工 的装置大型化也必然会 使得 其对 热量都会被中间冷却设备 内的冷却水冷却 。 这个过程是空分装置将 氧气 的需求量也 变得更加 巨大 ， 因此在这 样的情况下 ， 空 分装置 的 空气吸入的第 一过程也是相对而言精密度较差 的一道工序 。 大型化也成 为了势在必行 的事情 。 １ ． １ ． ２空气 的冷却和纯化 ２ ． ２空分装置应用从单一的制氧功能 向多元化发展 在空气进 人冷却塔 内就会被冷却塔进行 降温处理 ， 空气的降温 空 分 装 置 在 以 往 其 最 主 要 的作 用 就 是 制 造 氧 气 从 而 满 足 煤 化 处理其最主要 的 目的在 于让空气 中的水分尽可 能的降低从 而 使得 工 的需求 ， 而如今尤其 是在煤化工合 成氨的制取过 程中 ， 其对 于其 空气在进入分子附吸器 时能够减少水分给分子 附吸器所带来 负荷 。 他种类 其他 的要求更加大 ， 例如空气 中的氮气就是合成氨 生产 的主 冷冻水进入空冷塔后首先利用分馏塔 内的氮气进行冷却 ， 在经历 了 要原料气之一 ， 因此空分装置除 了满足于现代煤化工所需要 的氧气 冷水机冷却后才能进入空冷塔上部。 从空气预冷系统 中出来 的空气 之外 ， 还需要满足更 加多样化 的例如 氮气 、 氢气 、 氦气、 氩气等不 同 再进入空气纯化系统进行水分 、 二 氧化碳与碳氢化合物的去除。 气体的供给工作 。因此未来在 空分装 置的应用发展中 ， 应该会 更多 １ ． １ ． ３ 空 气 的精 馏 的将精力放在空分装置 ， 对于其他不 同气体 的提取方 面以满足煤化 从 吸附器内出来 的空气分 为了两部分一部 分进入 了低 压主换 工生产过程中对 其他稀有气体 的需求 。 热器冷却后进人下塔 ， 另一部分则瞳孔空气增压机进行进一步 的压 ２ ． ３ 空 分 装 置 的 可 靠 性 与 安 全 性 是 未 来 其 应 用 发 展 的 另 一 主 缩工作 ， 最终抽 出一步经过膨胀剂增压断的压缩机及后冷却器 的冷 要 方 向 却， 再进入 主换热器被冷却 ， 经膨胀机膨胀后进入下塌 ， 增压机末级 无论是 任何 的工业生产或 是装置 的发 展都需要 可靠性与安 全 空气送入冷箱经主换热器冷却后节流进入下塔 。 精馏 塔下塔 中的上 性 的支 持 ， 对 于这 点而言空分装 置的发展也不会例 外 ， 空分装 置作 升气体通过与回流液体接触含氮量增加。 这些其他会 流人下塔顶部 为煤化 工的空头装置其本 身的可靠性和安 全性直接 影响着煤 化工 的冷凝蒸发器。在冷凝蒸发器 中氧气会被蒸发 而氮气则 会被 冷凝 。 整个生产流程的可靠性 与安全性 ， 除此之外空分装置 本身所制取的 上塔顶部产生的污氮气 ，会进入上塔顶部 的冷却器 和主换热器 ， 然 各类气体是煤化工的原料 气的主要 来源之一 ， 一旦这些气 体的纯净 后一部分出冷箱一 部分则进入 纯化系统进行再生气 ，一部分则进 性 不 够 那 么 很 可 能会 造成 生产 事 故 的发 生 。 入水冷塔。上塔中的液态氧则从上塔底部被抽 出 ， 在液氧泵 中被压 结 束 语 缩最终送 到高压换热器 中与高压空气进行热 交换从而变 为高压氧 煤化 工空分装置 的工艺特 点与应用 发展对 于我 国工 业而 言有 气。 着极为重要的意义 ， 我们必须在充分 了解 了空分装置 的各 类特点之 １ ． ２空分装置 的特点 后才能在最大程度上将空 分装 置更 好的应用 ， 而对于应用的发展问 空分装置其主要功 能就是对 空气进行处理 ， 其 同样具有着 自身 题 ， 这是一个 与时俱进 的问题 ， 任何工业想 要持续性 发展就必 须与 的特点 ， 这些特点从流程 、 设备两个方 面凸显出来 ， 下面我们就来介 时俱进适应时代的要 求和社会 的需求 。 绍一下空分装置的特点 。 参 考 文献 １ ． ２ ． １流 程 特 点 【 １ 】 孙洪波． 空分 装 置 后 备 储 存 系统 的 设 计 （ 一） 『 Ｊ １ ． 石 油化 工 设 计 ， ２ ０ １ ２ 空分装置中由于有液态 氧泵 和压缩机 ， 以及空气膨胀机 的存在 （ ０ ２ ） ． 使得其具有其他设 备所不具备 的安全性 与可靠 性。除此之外 ， 其操 『 ２ １ 张晓亮， 李江龙． 谈变 电二次设计过程 中的细节问题『 Ｊ １ ． 科技情报 开 作也非 常方便 而且其本身 的操 作内容也易 于理解并不是 十分抽象 发 与 经 济。 ２ ０ ０ ６ （ ２ ４ ） ． 的， 并且 由于空分装置 目前 已经全面 国产化 因此其在价格方面也 十 【 ３ 】 黎洪斌． 空 分 装 置 安 全要 素 分析 『 Ｊ １ ． 通 用机 械 ， ２ ０ ０ ９ （ １ ２ ） ． 分低廉对很多企业 而言其在投资方 面的成本也会 降低 ， 并且 由于空 『 ４ １ 胡 志 强， 沈庆春． 煤 化 工 空 分 装 置 论坛 ｆ Ｊ １ ． 通 用 机械 ， ２ ０ ０ ９ （ ９ ） ． 分装置 的这 些设备都是一个 系列的缺一不可 因此在配置 方面也更

选择 。
关 键词 ：空分 设备 ；煤 化 工 ；煤 气化 ；流程 选择 中 图分 类 号 ：Ｔ Ｂ ６ ５ ７ ． ７ 文献标 识 码 ：Ａ
Ｆｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ・ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ ａ ｉ ｒ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ
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我 国缺油 少气 相 对富煤 的能源 现状 ，奠 定 了煤 化工 行业 在我 国经 济 领域举 足 轻重 的地 位 。煤 气化 是清 洁利 用煤 炭 资源 的重要 途 径 和手 段 。空分 设备 为煤 化工 行业 提供 作 为气 化剂 的氧气 、合成 原 料气 的氧 气和 氮气 以及 输送 气 。不 同的煤气 化 工艺 的工 作温 度和 压力 不 同 ，决定 了配 套 空分 设 备 的氧 气 、
氮气产品的压力和产量等不同，也决定了煤化工行
业空 分设 备 流程 的有 所不 同 。
厂 ，以替代无烟煤和焦炭等高成本 的原料。一般使
用 氧含量 高 于 ５ ０ ％ 的 富 氧 空 气 或 氧 煤 气 化 技 术 配 套 空 分 设 备 流 程 与
般 由空气 鼓风 机提 供 的空气 与 空分设 备 生产 的纯
水专 题 综 述 水

大型煤化工型空分设备及其自动控制技术摘要随着科技技术水平的快速发展，我国的煤化工企业对于氧气、氮气的需求量急速增长，促使其空分设备自动控制技术不断创新。

研究大型煤化工型空分设备流程组织形式的选择，分析其自动控制特点，探索其发展方向对完善大型煤化工型空分设备自动控制技术意义非凡。

关键词大型煤化工企业；空分设备；自动控制技术中图分类号tb657 文献标识码a 文章编号1674-6708（2012）58-0098-020 引言随着国民经济的飞速发展，我国大型煤化工型空分设备制造业形势一直趋向好的方面发展。

尤其是近年来我国的大型煤化工行业发展更为迅速，煤化工型的空分设备作为其重要的配套服务设备，对于其的要求也越来越高。

自动化控制系统是煤化工型空分设备的非常重要的组成部分，决定空分设备是否能正常运行。

通过研究分析自动化控制技术的特点，有利于自动控制技术的不断提高。

国家应该鼓励开拓与创新，不断地改进我国的大型煤化工型空分设备的自动控制技术，以求能更好地为我国的国民经济的发展作出贡献，造福人类社会。

1 大型煤化工型空分设备流程组织形式的选择大型煤化工型空分设备的流程组织形式很多，选择适合的流程组织形式，不仅可以节约部分投资的费用，还可降低运行能耗，这对投资气体生产的公司来说非常重要。

怎样选择适合的流程组织形式。

第一，应全面地考察一个项目用气的具体情况，包括所需氧氮气之和、氧氮气的温度范围、氧氮气体之比、液体的产量、氧氮气的标准等；第二，应对不同的形式精确计算，计算所耗的能量和确保所要的单元设备有供货；第三，考察流程组织和原来的空分设备的管理系统的兼容情况；第四，还需综合考虑气体产品在工业生产中的整体能耗。

如，某大型煤化工企业在设计空分设备的项目时，比较了氮气增压循环流程与空气增压循环流程所需的能耗，发现选择后者比选择前者能耗降低了310kw。

煤化工项目的主要工艺流程需要的高压氮气温度不小于81℃，假如用空气增压循环系统还需要用低压的蒸汽对高压的氮气加热，能耗约为510kw。

空分装置基本原理和过程空分装置是一种用于分离混合气体的设备，其基本原理是利用不同气体的物理性质差异以达到分离的目的。

空分装置的过程包括压缩、冷却、脱水、除尘、分离和回收等多个步骤。

空分装置需要对混合气体进行压缩。

通过增加气体的压力，使其分子间的距离缩短，从而增加气体分子间的相互作用力。

这样可以提高分子的平均动能，使气体更容易被冷却和液化。

接下来，压缩后的混合气体需要进行冷却。

在冷却过程中，混合气体中的不同组分会因为其沸点的不同而出现液化现象。

通过控制冷却温度，可以使得混合气体中的某些组分首先液化，而其他组分仍保持气态。

在冷却后，混合气体会进一步进行脱水处理。

这是为了去除混合气体中的水分，避免对后续分离过程产生干扰。

通常采用吸附剂或者分子筛等材料来吸附水分，使混合气体中的水分含量降低。

除了脱水处理，还需要对混合气体进行除尘。

这是为了去除混合气体中的固体颗粒或者液滴等杂质，以保证后续分离过程的顺利进行。

常见的除尘方式包括过滤、电除尘和洗涤等。

接下来是最关键的分离过程。

在分离过程中，利用不同组分的物理性质差异，将混合气体中的气体分子进行分离。

常见的分离方式包括吸附、吸附剂脱附、膜分离和凝聚等。

其中，吸附是一种常用的分离方式，通过选择合适的吸附剂，使得混合气体中的某些组分在吸附剂上被吸附，从而实现分离。

经过分离后的气体可以进行回收利用。

通过控制温度和压力等条件，将已分离的气体重新转化为气态，以便于储存和使用。

对于一些高纯度气体的需求，还需要进行进一步的提纯处理，以满足不同的应用需求。

空分装置的基本原理是利用不同气体的物理性质差异进行分离，通过压缩、冷却、脱水、除尘、分离和回收等多个步骤，实现对混合气体的有效分离和利用。

空分装置在化工、石油、制药等领域具有广泛的应用，为各行各业提供了重要的气体资源和工艺支持。

通过不断的技术创新和装置优化，空分装置的分离效率和能源利用效率将得到进一步提高，为可持续发展做出更大的贡献。