王成延 王曉兵（青海鹽湖集團(tuán)化工公司，青海 816000）

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，各種合成氨廠、鋼鐵企業(yè)、煤炭化工行業(yè)也得到了快速發(fā)展，這些工廠的氧、氮等氣體的使用量不斷增加，同時(shí)隨著工業(yè)上對(duì)氣體的品質(zhì)要求的提升，就需要不斷改造空氣分離裝置的工藝流程。這樣才能使生產(chǎn)的產(chǎn)品符合要求，提升產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

1 空氣分離方法簡(jiǎn)介

空氣分離裝置主要是分離空氣中的氧氣、氮?dú)?。目前，具體的空氣分離方法主要有低溫深冷技術(shù)分離、膜分離法和變壓吸附法。膜分離法和變壓吸附法操作過(guò)程簡(jiǎn)單，工程成本低，但是無(wú)法保證分離氣體的純度；低溫深冷技術(shù)分離技術(shù)能夠分離高純度的氧氣和氮?dú)?，但是工藝流程?fù)雜，生產(chǎn)成本高。現(xiàn)階段空氣分離企業(yè)主要采用低溫深冷技術(shù)分離技術(shù)進(jìn)行空氣分離工作。

2 低溫法空氣分離工藝流程簡(jiǎn)述

低溫法空氣分離工藝流程主要由五部分組成:空氣壓縮制冷；空氣凈化；空氣冷卻、液化；空氣精餾；冷量回收及壓縮。這五部分之間可以獨(dú)立使用，也可以相互搭配，組合出不同的空氣分離工藝。

根據(jù)低溫冷卻時(shí)壓力的不同，低溫法空氣分離可以分為高壓分離、中壓分離、低壓分離過(guò)程?？諝飧邏悍蛛x流程的制冷量來(lái)自于節(jié)流效應(yīng)，只適用于小型制氧機(jī)。中壓分離流程需要提供制冷量的膨脹機(jī)有較大壓力。低壓分離流程冷換量較小，工作壓力低，能有效提升膨脹機(jī)的使用效率，降低能源消耗，因此這種空氣分離流程的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。

近年來(lái)，隨著時(shí)代的發(fā)展，內(nèi)壓縮流程得到了飛速發(fā)展，相對(duì)于外壓縮流程，它的優(yōu)勢(shì)在于不通過(guò)氧氣透平壓縮機(jī)，直接給低溫液氧增壓，避免了外壓過(guò)程中氧氣的外泄現(xiàn)象，減少了工作狀態(tài)下發(fā)生火災(zāi)隱患，使壓縮裝置能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)，這種工藝流程還可以降低工程成本。同時(shí)空壓機(jī)也比氧壓機(jī)的運(yùn)行成本便宜，而且體積小，占地面積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便操作，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，內(nèi)壓縮流程將會(huì)越來(lái)越多地得到應(yīng)用，成為空氣分離裝置的主流。

3 空氣分離裝置工藝流程與創(chuàng)新

3.1 空氣壓縮冷卻

空氣經(jīng)過(guò)一系列處理、過(guò)濾后由空氣壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，使空氣達(dá)到所需要的工作壓力?？諝鈮嚎s工作結(jié)束后，就需要對(duì)空氣進(jìn)行冷卻處理。將壓縮空氣注入冷卻塔中，空氣在冷卻塔中經(jīng)過(guò)下段循環(huán)冷卻水和上段的冷凍水進(jìn)行冷卻。在冷卻塔底部，循環(huán)冷卻水使壓縮空氣的溫度逐漸降低，隨著空氣的上升，空氣被冷凍水進(jìn)一步冷卻，這樣的工作不斷進(jìn)行，使壓縮空氣最大程度地降低溫度，達(dá)到工作需求?？諝獾臏囟仍降?，對(duì)于吸附單元的負(fù)荷就越小，方便對(duì)空氣的后續(xù)處理。

3.2 吸附凈化

利用分子篩吸附器對(duì)空氣進(jìn)行吸附凈化可以有效地降低壓縮空氣中所含的水、二氧化碳、碳?xì)浠衔锖?。在工作時(shí)，一臺(tái)吸附器進(jìn)行吸附工作，另一臺(tái)則進(jìn)行再生工作。吸附器再生分四步:卸壓、加熱、冷吹、充壓。再生工作時(shí)用分餾塔排出的污氮?dú)饨?jīng)蒸汽加熱器加熱后對(duì)吸附器進(jìn)行再生，之后用污氮?dú)鈱?duì)再生結(jié)束的吸附器進(jìn)行冷吹，最后用吸附后的空氣對(duì)吸附器升壓并繼續(xù)進(jìn)行吸附工作。

3.3 空氣分離

隨著空氣吸附凈化工作的結(jié)束，潔凈的空氣最終被分為兩部分。大部分潔凈空氣與返流氣體換熱后進(jìn)入分餾塔下塔，小部分空氣經(jīng)增壓透平膨脹機(jī)冷卻后進(jìn)入分餾塔上塔。

3.4 精餾分離

空氣經(jīng)過(guò)精餾處理后，空氣在精餾設(shè)備內(nèi)部被分離，精餾設(shè)備頂部得到氮?dú)?，精餾設(shè)備底部得到液氧。精餾設(shè)備底部的液氧經(jīng)過(guò)減壓處理后被輸送至低溫貯存罐內(nèi)，頂部的氮?dú)馀c液氧進(jìn)行換熱，氮?dú)庵饾u被冷凝，液氧被蒸發(fā)。冷凝后的氮?dú)獗蛔鳛榈獨(dú)庵饕a(chǎn)品進(jìn)入液氮儲(chǔ)存設(shè)備，剩余的液氧進(jìn)入精餾設(shè)備頂部作為回流液。精餾設(shè)備頂部有部分氮?dú)獗恢苯映槌鲎鳛榈獨(dú)猱a(chǎn)品。液氧產(chǎn)品直接從低壓精餾設(shè)備抽出，經(jīng)過(guò)冷卻后進(jìn)入液氧儲(chǔ)存罐。

3.5 氬增效

在精餾設(shè)備旁通常會(huì)設(shè)置一個(gè)氬增效設(shè)備，分離后的空氣從精餾設(shè)備抽出后被輸送至氬增效裝置內(nèi)，這一工作可以有效提升氧氣的利用率，降低設(shè)備產(chǎn)生的能耗，提升空氣分離工作效率。經(jīng)過(guò)氬增效處理后，空氣中的氧氣大部分被回收，含氬量較高的廢氣經(jīng)過(guò)換熱器后被放空。

3.6 儲(chǔ)存運(yùn)輸

制作好的液氮和液氧被儲(chǔ)存在低溫儲(chǔ)存罐內(nèi)，依靠氣體液化保持儲(chǔ)存罐處于低溫狀態(tài)，當(dāng)用戶有需要時(shí)，可以用專業(yè)低溫?；愤\(yùn)輸罐車進(jìn)行運(yùn)輸。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著低溫空氣分離裝置的適用范圍越來(lái)越廣，低溫空氣分離裝置的工藝流程會(huì)得到更好地改進(jìn)，促進(jìn)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出質(zhì)量更高的氧氣、氮?dú)?、液氧、液氬等產(chǎn)品，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的提升，推動(dòng)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]趙飛.各種空氣分離方法的比較[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011(21).

[2]陸山.淺談空氣分離技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)[J].甘肅冶金，2011(03).