空气分离技术及发展研究

空气分离技术及发展研究

王慧颖

中国石油哈尔滨石化分公司，黑龙江 哈尔滨 150000

摘要：我国经济快速发展的同时，也加速了工业化进程，这需要一定程度的空气分离技术。随着我国大多数行业的发展趋势变得更大。因此促进了工业的快速发展，我国的需求越来越高，清洁需求也越来越严格。面对这一现象，我国应积极推进先进的科学技术成就，优化设备，并在大量分空气设备的基础上提高空气分离的效率。

关键词：空气分离；工艺技术；发展

目前，空气分离技术相当先进，在工业发展中起着重要作用。随着我国经济的发展，钢铁、石化工业、化肥和其他工业正在不断发展。因此，对空气分离设备的需求也在上升。大型空气分离设备行业为发展提供了前所未有的机会。中国对大型空气分离设备的市场需求正在上升，从创造到现在，在许多重大事件之后，空气分离设备不断向前推进，解决了许多关键技术问题，从而发展了现代成熟。

一、慨述

众所周知，氮、氧、氩和少量的杂质会产生人们生活所需的空气，而空气成分的不同物理特性使氮、氧、氩等工业气体与空气分离。传统空气分离方法,特别是分离膜、化学分离变量的高压下,吸附空气分离等,然而这些方法具有固有的缺点,即为满足需求,现有开发国内市场,低温空气分离方法能够克服传统方法的不足,成为主要技术创造更多空间。低温重新分类为低温分离空气的主要方法，其空气分离由下列空过程组成:通过空气过滤器除尘;第二，在压缩机中，提高气体的温度，然后进入冷却塔冷却和液化;最终，根据每一种气体的物理沸点，液化气体进入重新配置柱以实现气体分离的目标。这项技术获得了高水平的天然气纯度，以及国内大型航空公司采用的大量生产天然气。

二、空气分离技术的现状

目前，我们对空气分离技术的研究相当成熟。通过在国外引进先进的太空技术，经过研究，空中分离得到了相对快速的发展。然而，空气分离装置和空气分离技术的问题仍然存在，其重点是在没有普遍优化和创新的情况下实现某些改进。

1、全精馏无氢制氩。在获得氩的过程中，传统的低温调节技术通常通过氢化来中和空气中的氧气，从而使工业能够获得所需的氩，然后根据氩和氮气的物理温度将其从氩中移除，从而产生准备好的氩。然而，这种方法不那么安全和昂贵，不仅需要精确控制氢的添加，而且需要非理性和不可靠的处理。

2、空分设备能耗高。压缩机组和主热交换器是影响邪恶因子高功率容量的主要因素。平稳释放是压缩机中能源消耗的关键，而影响排气量的因素包括过滤网和压缩机输入阶段之间的温度。空气通过压缩器的入口处过滤灰尘，过了一段时间，灰尘或杂质进入了过滤网络，阻碍了气体的运动。级联之间的温度升高也会降低排气量，从而增加空子系统的能源消耗。一般来说，中空分配器热交换的主要终点必须保持恒温范围到3摄氏度，而对主热交换或热交换的错误控制并不会导致更多的热量、失去温度、进一步增加温度波动、上柱的不正常功能、降低氧气纯度、降低质量、增加能源消耗。

三、空气分离装置设计

1、低温管道材料。常用管道安装超低温度- 196°C条件,管道领域拥有巨大的优势,耐低温粘度,焊接功能等,如果安装管道的温度,在低温下工作装置时应尽可能减少材料线膨胀系数。目前，该国大部分低温管道都使用奥氏体不锈钢材料。此外，9%的镍被广泛用于国外空气分离装置，因为它具有较高的综合特性和低温功能，其线性膨胀率远低于不锈钢，因此可能成为国内空气分离管道的主要材料。此外，还有一些材料担心奥氏体不锈钢，这种材料是由管道壁太薄的材料制成的，所以强度和强度都不好。在选择材料时，我们必须考虑到管道壁的厚度和加强管道的调整，以避免产生严重的振动后果。

2、阀门的结构及安装。低温阀和普通温度阀有许多不同的结构和功能。低温球阀和密封阀与加长阀盖的设计相匹配，因为它可以防止填充物进入冷冻室并损坏填充物。低温阀通常安装在阀杆的垂直方向，或在中垂直方向的30度，以避免与网膜盖接触太久的低温介质。此外，当阀门关闭时，必须安装一个安全阀或阀门，以防止内部液体蒸发产生过多压力，从而使阀门失效。此外，在安装阀门时，应特别注意保持阀门畅通。

3、低温柔性。冷库发生重大分离空气中温度变化:通常温度至- 196°C。这种温度的变化会使管道冷却，因此，在设计管道时，必须充分考虑到热量的补偿。通过自然补偿或增加p型补偿来改变管道的方向，以达到低温管的必要灵活性。还需要对低温管中的电压进行分析，然后根据这一分析，选择管道的科学方向，以减少温度变化引起的收缩。此外，对于直径大的低温管，我们还必须考虑在低温弯曲时弯曲的问题。

4、保冷结构及材料选用。 全面规划管道绝热，以避免空气分离器管道的外部冻结，同时减少低温处理的吸收。此外，热传导系数可以在很大程度上测量热传导性能，因此，为了确保隔热，冷却结构必须是好的。目前，冷冻室里的冷却材料主要由碳酸镁、玻璃棉花、珍珠砂和矿渣棉花组成。其中，珠子是主要的热材料，因为它相对轻，反冷性能很好，价格相对低，流动性也很好，很适合填充。然而，通常需要修理的局部块更适合装煤渣或玻璃棉花。除这些冷冻室绝缘材料外，这些材料目前在中国和国外都得到广泛承认:泡沫聚氨酯(PIR / PUR)、泡沫玻璃(FG)和泡沫聚氨酯(LT + LTD)，材料经常在硬冷却系统中结合和使用，材料可以组合在灵活的冷却系统中使用。为了加强低温管道的耐热设计，不仅为了保持低温，而且为了满足机械强度和保护，一般来说，冷却设计由保暖层、湿度和保护层组成，在保暖层厚度下，必须将其层压平。虽然低温分流管道的支架经常使用套管结构，但这不仅减少了施工的困难，而且促进了维护。

四、空气分离技术的发展趋势

1、冷水机组的科学设置。目前，国内企业可以按照对氮的需求进行科学安装，使用冷设备。例如，对氮气需求小的企业可以适当地减少冷凝器的数量和大小，从而最大限度地压缩企业冷凝器的使用、维护和部署等。然而，应该指出的是，由于需要确保炼油厂的安全和稳定，以及对合理间隔内气体再生的严格控制，冷却器数量的下降。同时，必须提高冷却器设备的安全和可靠性，确保使用氮气，尽一切努力降低净化器的水和空气温度。

2、内压缩技术的有效应用。到目前为止，研究表明，进入上层气柱的相应气量可以有效地提供氩提取系数，内部压缩技术可以成功地将某些空气送入上层气柱。特别是,为了扩大空气室隔离柱上部,因此获得足够的氩气,可以实现一系列综合输注泵输注后热处理液氧和随后上网压力以及提高系数提取氩,如果将他们重新加工冰冷的牢房里,目前，国内企业的贵金属已经在空气分离设备中应用了内部压缩技术。

3、负荷自动变化技术。在冶金工业中，转换器的工作环节通常是连续的，所以对氧气的需求也在不断变化，这使得氧气的消耗无法避免。根据相关数据，中国钢铁行业的氧气损失可能高达4 - 15%。然而，设计自动化负载技术不仅可以在一定程度上保证产品的纯度，而且可以在相对较短的时间内调节氧气量的变化。基本上，通过减少压缩机的实际排气量，即压缩机的排气量，可以同时降低压缩机的功率，从而满足新时代企业减少能源消耗的需要。由于空气分离设备消耗大量电力，引入压力自动变化技术可能会提高企业的经济效率，而能源节约可能会提高。

目前，空气分离技术仍然专注于使用低温再摄取技术，在可变压力下的吸附技术方面取得了重大进展，胶片渗透定律仍处于试点阶段，化学吸收方面仍有差距。因此,空气分离技术未来发展必然取决于不同需求，不同行业不同形式和趋势出现分离膜,PSA深深的寒冷空气分离和其他技术,特别是与能源赤字将有助于节能技术的快速发展,与低温,以及节能节能像PSA和膜，PSA和低温冷却。有效的共享技术也可能成为未来空气分离技术发展的趋势。

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