[摘 要]近年來，隨著科學技術(shù)的更新?lián)Q代，我國煤化產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)生著改變。目前，我國新興的煤化工企業(yè)中所應(yīng)用的煤氣化裝置、設(shè)備大都應(yīng)用純氧或者富氧的氣化操作方式，由此，在這種情況下，如何通過恰當?shù)姆绞将@得穩(wěn)定的、優(yōu)質(zhì)的、高性價比的純氧空氣就成為了我國煤化工企業(yè)管理者們所研究的重點。其中空氣分離法（即空分法）的出現(xiàn)在很大程度上為我國煤化工企業(yè)獲取優(yōu)質(zhì)的富氧、純氧空氣提供了可能，并逐漸的被我國煤化工企業(yè)所應(yīng)用開來。
　　[關(guān)鍵詞]煤化工企業(yè)；空分設(shè)備；空分技術(shù)
　　中圖分類號：S813 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0051-01
　　1.空分技術(shù)現(xiàn)狀
　　空分技術(shù)即將空氣分為主要的兩種成分氣體：氧氣和氮氣。氧氣主要用于氣化劑和反應(yīng)原料，而氮氣可以用于原料、氣力輸送氣及惰性保護氣。目前，空分技術(shù)工藝主要存在三種：變壓吸附，該法主要利用一定壓力下，空氣中的氮氧在分子篩表面的吸附差異性而將兩者分開的方法。工藝過程中，新鮮空氣作為原料。在將氮氧分離后，分子篩可以通過泄壓解吸的形式實現(xiàn)再生，從而實現(xiàn)了分子篩的循環(huán)使用。變壓吸附在工業(yè)應(yīng)用中，主要采取雙塔操作的方法，兩塔以吸收和解吸兩個過程交叉操作，從而實現(xiàn)整個工藝的連續(xù)化；低溫精餾法，該法的原理是首先將空氣進行膨脹及壓縮降溫，使得空氣被液化，然后利用氮氧兩種組分的氣化溫度不同，從而實現(xiàn)兩者的分離。在精餾塔中，運行傳熱和傳質(zhì)兩種方式實現(xiàn)氮氣和氧氣的分離，該工藝在工業(yè)應(yīng)用中較為普遍；薄膜滲透法，該工藝方法運用一種薄型的有機膜，通過空氣中的不同氣體所顯現(xiàn)的滲透差異性，從而使得氮、氧過濾，最終實現(xiàn)氮、氧分離。目前，隨著我國工業(yè)不斷發(fā)展，我國的空分技術(shù)有了極大的突破發(fā)展。但和國際領(lǐng)先水平相比，還存在一些不足之處。因此，企業(yè)必須加大相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)投入和創(chuàng)新力度，提升空分技術(shù)的發(fā)展空間，這也是我國空分設(shè)備發(fā)展的重中之重。
　　2.煤化工企業(yè)空分技術(shù)的分類及空分技術(shù)的選擇
　　（1）煤化工企業(yè)空分技術(shù)的分類
　　根據(jù)研究表明，煤化工企業(yè)中常見的空分技術(shù)可以分為低溫和非低溫兩種，常見的非低溫空氣分離法包括吸附空氣分離法、膜分離空氣分離法和化學空氣分離法，但是尤其其分離空氣不符合需求、難度較大等問題在很大程度上抑制了該類型方法的推廣，由此，低溫空氣分離法是較常應(yīng)用于實際的煤化工空氣分離操作中的并憑借其可以同時分離、生產(chǎn)工業(yè)氬（空氣中的一種微量氣體元素，是一種無色、無臭的優(yōu)質(zhì)惰性氣體）等優(yōu)勢使其具備了不可替代的競爭優(yōu)勢。
　　（2）煤化工企業(yè)空分技術(shù)的選擇
　　截止到20世紀中期，變壓吸附法的順利研發(fā)使得投入較少投資獲得較大收益的空分技術(shù)應(yīng)用成為了可能，變壓吸附法的開發(fā)成功，改變了傳統(tǒng)空分技術(shù)中設(shè)備龐大、占用了大量的企業(yè)資源的問題，使得中、小規(guī)模企業(yè)應(yīng)用富氧、純氧進行日常生產(chǎn)成為了可能，擴大了其使用范圍的同時降低了應(yīng)用空分技術(shù)的“門坎”，使得煤化工企業(yè)空分富氧技術(shù)能夠在更過的生產(chǎn)、經(jīng)濟領(lǐng)域獲得較好的應(yīng)用。與此同時，在20世紀80年代，隨著人們對于高分子材料科學研究的深入，膜分離空分技術(shù)逐漸走進人們的視野中，它的出現(xiàn)標志著煤化工企業(yè)已經(jīng)朝著高分子科學化的方向飛速的發(fā)展，新型的空分技術(shù)已經(jīng)能在很大程度上滿足人們的實際生產(chǎn)需求。但是，再先進的空氣分離技術(shù)都需要配合優(yōu)質(zhì)的工程設(shè)計方案，才能夠從根本上更好、更高效的為煤化工企業(yè)所服務(wù)。
　　3.空分設(shè)備的流程選擇
　　對于空分設(shè)備來說，氣化爐壓力主要由氧氣壓力來決定。通過將原料煤磨制成水泥漿，然后由泵送入氣化爐，這樣可以顯著提升氣化爐爐內(nèi)壓力。在通常情況下，可以根據(jù)工藝對壓力進行選擇，以便使得多種工藝氣體得到直接使用，這就使得后續(xù)工藝不需要繼續(xù)增壓，可以減少能耗。通過對市場現(xiàn)有的氣化爐壓力進行分析，筆者發(fā)現(xiàn)，水煤漿氣流床基氣化技術(shù)的氧氣壓力最高。對于煤化工配套空分設(shè)備來說，其流程具有以下特點：
　　第一，在對系統(tǒng)進行預(yù)冷時，可以使用污氮吸濕空氣。對于煤化工項目來說，由于項目本身富有液氨產(chǎn)品，如果使用氨冷機代替目前的冷水器，有助于節(jié)能降耗。第二，可以使用蒸汽加熱器替代原有的電加熱器。這使得分子篩純化系統(tǒng)的運行成本可以有效降低。第三，本身的蒸汽成本非常低，且存在富余的狀態(tài)。一般可以使用汽輪機推動，降低運行成本。第四，通過氮氣循環(huán)增壓，可以得到中壓氮氣和高壓氮氣。這是氣體又是流程氣體。第五，可以通過對液氧進行加壓，通過復熱的方式得到氧氣產(chǎn)品。第六，如果對于降耗要求非常高，可以使用液體膨脹機。第七，如果產(chǎn)品需要進行對外銷售，必須加上氬。因此可能還需要一套復雜的制氬系統(tǒng)。
　　4.煤化工空分技術(shù)的研究進展
　　相關(guān)研究結(jié)果表明，在工藝流程不同的情況下，對煤化工空分裝置的能耗影響也不相同，最高能耗約為5%左右。目前，隨著我國煤化工行業(yè)的不斷發(fā)展，其對于氣體產(chǎn)品種類的要求越來越多，通常情況下，需要一套裝置來生產(chǎn)和輸送壓力等級和流量均不相同的氣體，由此才能使相關(guān)工藝的運行、各類儀器儀表的調(diào)節(jié)以及裝置密封等方面的需求得到滿足，即便采用規(guī)模相同的裝置，由于用戶的需求不同，也會使裝置在一些細節(jié)上存在差異。正是基于上述原因，推動了空分技術(shù)和裝置的多樣化發(fā)展趨勢，并且這也是空分技術(shù)在未來一段時期的主流發(fā)展方向。目前，在對煤化工生產(chǎn)工藝流程進行設(shè)計的過程中，大部分設(shè)計人員都會借助計算機軟件，由此除了能夠縮短設(shè)計周期之外，還能仿真出工藝流程的最佳形式，同時，可在計算機上對相關(guān)的參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整。實際設(shè)計中使用較多的軟件有如下幾種：Aspen流程模擬系統(tǒng)，還系統(tǒng)可應(yīng)用于過程熱力學的衡算；Hysys流程模擬平臺，這個平臺能夠?qū)εc流程和單元操作相關(guān)的問題進行集成式模擬，并且還能對有關(guān)的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。
　　在大型煤化工的過程中，氧氣是必不可少的因素之一，大體上可將氧氣產(chǎn)品的壓力分為兩個等級，即4.5-5.2MPa的中壓和6.4-9.8MPa的高壓，這兩個等級的氧氣壓力能夠與不同的煤化工生產(chǎn)工藝相匹配，在這一基礎(chǔ)上，杭氧開發(fā)出了內(nèi)壓縮流程，該流程又分為三種中壓和五種高壓。根據(jù)制冷量產(chǎn)生方式的不同，空分裝置可分為兩種類型，一種是空氣膨脹，另一種是氮氣膨脹，通過實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，前者在能耗方面要低于后者，但是空壓機的出口部位有部分氣體會參與膨脹制冷過程，由此影響了產(chǎn)品的提出率；后者的能耗雖然較前者高一些，但作為膨脹工質(zhì)，氮氣的純凈程度更高，它的使用有利減少膨脹機的磨損。通過模擬分析的方法對能耗進行計算后發(fā)現(xiàn)，膨脹方式的選擇還與氧氣和氮氣產(chǎn)量的比例有著一定的關(guān)聯(lián)。
　　結(jié)語
　　空氣分離裝置是煤化工行業(yè)中的重要一環(huán)，空分技術(shù)和設(shè)備的等級在很大程度上影響煤化工企業(yè)的運行狀態(tài)。在大型煤化工生產(chǎn)中，空分技術(shù)與設(shè)備是不可或缺的重要組成部分之一，本文在簡要闡述空分技術(shù)研究進展的基礎(chǔ)上，對該技術(shù)及其設(shè)備的發(fā)展趨勢進行了展望。在未來一段時期，應(yīng)當加大對空分設(shè)備的研究力度，除對現(xiàn)有的設(shè)備進行改進和完善之外，還應(yīng)結(jié)合實際需求，開發(fā)更多類型的空分設(shè)備，這對于推動我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。
　　參考文獻
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