浅析低温空气分离装置的流程与创新.pdf

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1、浅析低温空气分离装置的流程与创新王成延王晓兵(青海盐湖集团化工公司，青海816000)摘要：随着时代的发展和科技的进步，低温空气分离装置得到了广泛应用，低温空气分离装置工艺流程也得到了大幅度地改善和创新。特别是随着市场经济的发展，要求不断提升低温空气分离装置工艺的经济效益，就需要对低温空气分离装置工艺流程进行改进，推动低温空气分离装置的应用。关键词：空气分离装置；低温；流程；创新随着工业的不断发展，各种合成氨厂、钢铁企业、煤炭化工行业也得到了快速发展，这些工厂的氧、氮等气体的使用量不断增加，同时随着工业上对气体的品质要求的提升，就需要不断改造空气分离装置的工艺流程。这样才能使生产的产品符

2、合要求，提升产品质量，节约生产成本，为企业创造更多的经济效益。1空气分离方法简介空气分离装置主要是分离空气中的氧气、氮气。目前，具体的空气分离方法主要有低温深冷技术分离、膜分离法和变压吸附法。膜分离法和变压吸附法操作过程简单，工程成本低，但是无法保证分离气体的纯度；低温深冷技术分离技术能够分离高纯度的氧气和氮气，但是工艺流程复杂，生产成本高。现阶段空气分离企业主要采用低温深冷技术分离技术进行空气分离工作。2低温法空气分离工艺流程简述低温法空气分离工艺流程主要由五部分组成：空气压缩制冷；空气净化；空气冷却、液化；空气精馏；冷量回收及压缩。这五部分之间可以独立使用，也可以相互搭配，组合出不同

3、的空气分离工艺。根据低温冷却时压力的不同，低温法空气分离可以分为高压分离、中压分离、低压分离过程。空气高压分离流程的制冷量来自于节流效应，只适用于小型制氧机。中压分离流程需要提供制冷量的膨胀机有较大压力。低压分离流程冷换量较小，工作压力低，能有效提升膨胀机的使用效率，降低能源消耗，因此这种空气分离流程的应用范围越来越广。近年来，随着时代的发展，内压缩流程得到了飞速发展，相对于外压缩流程，它的优势在于不通过氧气透平压缩机，直接给低温液氧增压，避免了外压过程中氧气的外泄现象，减少了工作状态下发生火灾隐患，使压缩装置能够安全稳定运行同时，这种工艺流程还可以降低工程成本。同时空压机也比氧压机的运

4、行成本便宜，而且体积小，占地面积小，结构简单，方便操作，随着技术的进一步发展，内压缩流程将会越来越多地得到应用，成为空气分离装置的主流。3空气分离装置工艺流程与创新3．1空气压缩冷却空气经过一系列处理、过滤后由空气压缩机对空气进行压缩，使空气达到所需要的工作压力。空气压缩工作结束后，就需要对空气进行冷却处理。将压缩空气注入冷却塔中，空气在冷却塔中经过下段循环冷却水和上段的冷冻水进行冷却。在冷却塔底部，循环冷却水使压缩空气的温度逐渐降低，随着空气的上升，空气被冷冻水进一步冷却，这样的工作不断进行，使压缩空气最大程度地降低温度，达到工作需求。空气的温度越低，对于吸附单元的负荷就越小，方便对空

5、气的后续处理。3_2吸附净化利用分子筛吸附器对空气进行吸附净化可以有效地降低压缩空气中所含的水、二氧化碳、碳氢化合物含量。在工作时，一台吸附器进行吸附工作，另一台则进行再生工作。吸附器再生分四步：卸压、加热、冷吹、充压。再生工作时用分馏塔排出的污氮气经蒸汽加热器加热后对吸附器进行再生，之后用污氮气对再生结束的吸附器进行冷吹，最后用吸附后的空气对吸附器升压并继续进行吸附工作。3．3空气分离随着空气吸附净化工作的结束，洁净的空气最终被分为两部分。大部分洁净空气与返流气体换热后进入分馏塔下塔，小部分空气经增压透平膨胀机冷却后进入分馏塔上塔。3．4精馏分离空气经过精馏处理后，空气在精馏设备内部被

6、分离，精馏设备顶部得到氮气，精馏设备底部得到液氧。精馏设备底部的液氧经过减压处理后被输送至低温贮存罐内，顶部的氮气与液氧进行换热，氮气逐渐被冷凝，液氧被蒸发。冷凝后的氮气被作为氮气主要产品进入液氮储存设备，剩余的液氧进入精馏设备顶部作为回流液。精馏设备顶部有部分氮气被直接抽出作为氮气产品。液氧产品直接从低压精馏设备抽出，经过冷却后进入液氧储存罐。3．5氩增效在精馏设备旁通常会设置一个氩增效设备，分离后的空气从精馏设备抽出后被输送至氩增效装置内，这一工作可以有效提升氧气的利用率，降低设备产生的能耗，提升空气分离工作效率。经过氩增效处理后，空气中的氧气大部分被回收，含氩量较高的废气经过换热器

7、后被放空。3．6储存运输制作好的液氮和液氧被储存在低温储存罐内，依靠气体液化保持储存罐处于低温状态，当用户有需要时，可以用专业低温危化品运输罐车进行运输。4结语随着低温空气分离装置的适用范围越来越广，低温空气分离装置的工艺流程会得到更好地改进，促进生产企业生产出质量更高的氧气、氮气、液氧、液氩等产品，促进企业生产效率和质量的提升，推动企业的可持续发展。参考文献：[1]赵飞．各种空气分离方法的比较[J]．中国高新技术企业，20l1(2