摘要：生产氧气的过程中，通常会选择气体分离装置来实施气体的深冷分离工艺，最终使空气得到分离处理，最终满足其基本的技术要求。将空气通过温度降低的方法进行精馏分离处理，得到高纯度产品的生产工艺，这些都是气体深冷分离工艺的一方面。气体生产企业的要求较高，对气体进行工艺技术的不断优化，可以更好地满足生产企业的要求，从而获得纯度更高的气体，充分满足市场需求。
关键词：气体；深冷分离；工艺技术；探讨
一、气体深冷分离工艺概述
把混合气体通过压缩、膨胀、降低温度和液化处理，针对每一个组分的沸点的不一样，来实现精馏分离，也被叫做低温的方法。运用深冷分离技术，通过高压和低温的物理分离工艺流程，从而得到符合产品规格的气体产品，得到基础的化工生产原料。在生产的流程中，气体在压力的作用下再通过减压节流的作用，使自身温度变低，再利用换热器工作原理，把低温冷量进行回收，全部气体深冷分离工艺中的能量都是由压力能而转变的，对它进行回收和利用，是符合气体深冷分离工艺节能消耗的技术要求的，同时，也有利于提高气体分离处理系统的工作效率，满足气体自身净化技术要求。
二、气体深冷分离工艺技术措施
2.1气体深冷分离技术的核心技术措施
混合气体中各个组成部分及沸点是不同的，利用这些差异，用精馏塔设备把各个组分进行分开，这就要求在混合气体进入到设备以前，需要对气体成分中含有的杂质进行仔细处理，这样就会避免其中杂质成分影响到设备的正常运行，低温生产也是避免杂质成分固化的重要措施之一。采用这一工艺技术，气体在低温与高压的状况下进行分离，使气体更加的净化。这一技术在天然气的分离净化处理的过程之中，得到了非常广泛的应用。深冷工艺技术措施的广泛应用，收获更多的冷量，并将它进行收回和利用，再通过换热器的工作原理进行应用，对成品的气体进行增加热量，但是在实现分离的过程之中，还需要将气体进行温度的降低，来使生产工艺的安全性得到极大地提高，避免在气体的生产过程中出现爆炸事故。对生产气体的设备进行优化，提高设备生产的安全性，使工艺运行效率得到提高，最终使生产工艺的参数得到保证，实现生产工艺的安全生产。
2.2氧气和氮气的深冷分离工艺技术措施
氧气和氮气的分离也可以通过这一工艺技术措施来进行，首先应该将原料气体来进行去除杂质的进一步净化处理，完成处理的空气会进入下塔中进行预先分离，在下塔顶部得到纯氮气底部得到富氧液空。下塔顶部的氮气，其中一部分去换热器变热后会被送出界区，而另一部分在冷凝蒸发器中得到冷凝后成为液氮，同时对上塔的液氧进行加热并蒸发。而冷凝后的液氮从主冷抽出后会分为三路。一路作为下塔的回流液，另一路经过冷气后进入液氮分离器，液氮分离后成为液体产品去液氮贮槽，从下塔中上部抽出的一部分污液氮经过冷器过冷后节流至塔顶部，成为回流液。下塔中的液空送入上塔成为上塔的回流液。气体在上塔的进一步精溜，在上塔底部得到高纯液氮，经液氮泵加压后送往高压主换热器加热后送出界区。
2.3气体深冷分离工艺设备管理
为了使气体深冷分离的效果更佳，应该选择最好的深冷分离设备，提高深冷分离处理的效果，从而使气体净化分离的技术要求得到满足。空气过滤器可以使混合气体中的灰尘和杂质得到进一步的净化，是气体原材料能够充分的满足要求。气体压缩机组，将混合气体送到分馏塔，使混合气体实现分离处理，只有这样才能获得合格的净化气体，达到气体的质量标准。离心式气体压缩机的广泛应用，能够提高对气体的压力，从出口排出高压气体。精馏塔设备的应用，很好的完成了混合气体的完美分离，使气体得到更好的净化，满足气体分离处理的需要。
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2.4回收和精制氢
随着石油炼制工业以及三大合成材料为中心的石油化学工业的快速发展，氢气消耗量也在越来越大，在许多有机合成工业以及电子工业都非常需要大量的纯氢，所以我们必须应该扩大氢的生产资源，开发新的制氢工艺及对现有制氢工艺进行改造，这一问题也受到越来越多人们的关注，扩充氢气来源的一条重要途径是我们要从多个含氢工业的废气中回收氢气。在含氢工艺中的废气可以大部分都利用，减少这些废气的污染，节约能源。在这些气体中，除了含氢以外，还有很多杂质存在，这些杂质通常运用变压吸附的技术，对氢气进行回收和利用。通过持续改进的吸附剂、优化的流程配置和单元设计、可靠的控制系统和专用设备，变压吸附具有以下优点：操作简单，可根据原料气工况和产品需要灵活调节操作参数；氢气纯度高，可一步获得99.999％以上的产品氢气；吸附剂使用寿命长；氢气压力损失小，过程能耗低；对原料气中NH3和硫化物等杂质耐受力强，预处理简单；变压吸附装置的运行由计算机自动控制，装置自动化程度高；过程无新的废弃物产生，环境友好。原来炼油行业将催化干气或焦化干气用作燃料，少部分用作制氢的原料，其实干气中的乙烯、乙烷、丙烷等也是乙烯装置的一种优质原料。回收轻烃可以提升炼厂资源的综合利用水平，降低乙烯的生产能耗。PSA主要用于C2等轻烃组分与H2、O2、N2、CH4、CO、CO2的初步分离，浓缩后C2等轻烃组分经过精脱硫、湿法精脱碳、催化脱氧及深度干燥后要求O2、CO2、H2S、H2O均小于1PPm，在进入预分馏等工序。可根据实际工况要求，本技术中PSA分离、净化、预分馏、精馏等工序可选择性组合，使回收的轻烃能顺利进入乙烯装置。先后研究开发了三段变压吸附浓缩技术、新二段变压吸附浓缩技术和一段变压吸附耦合常温油吸收技术，显著提高了C2等轻烃的回收率和纯度，利用本技术已经建成10多套工业装置，为炼厂带来了较大的经济效益。
三、实现工业气体分离的突破口
将混合气体（如空气）分离成其各自的组成部分是一个非常重要的课题，很多重要的工业过程都需要这种工艺，包括沼气生产、金属加工中的空气富集、天然气中有毒气体的去除以及从氨厂和炼油厂回收氢气。目前，工业上的气体分离，通常使用由聚合物（如纤维素）或其他材料制成的合成膜。近年来，研究转向了许多人所称的“终极”膜：石墨烯膜，这是一种只有一层厚度单材料，现已被证明是目前厚度最薄的分子屏障，因此也是最有效的膜，具有良好的渗透性、可伸缩性和极强的机械性能。然而，开发石墨烯的进展遇到了两个“瓶颈”：第一，缺乏将分子大小的孔隙纳入石墨烯层的方法；第二，缺乏实际制造机械坚固、无裂纹和无撕裂的大面积石墨烯膜的方法。现在，解决这两个问题的突破性进展是，瑞士联邦理工学院Kumarvaron Agrawal团队开发了一种大面积单层石墨烯膜，它可以高效地分离氢和甲烷（分离系数高达25），并且从只有0.025%的孔隙中获得了前所未有的氢透过率。
这种膜含有纳米孔，允许氢原子通过，这就是所谓的“气体筛分”。该膜在工业压力和温度下是稳定的（压力7bar，温度250℃）。但更重要的是，该小组能够制造出1平方毫米表面积大的膜-比之前的研究报道的只能合成几平方微米的没有裂缝缺陷的石墨烯膜要大得多。Agrawal的团队正致力于在石墨烯中加入更高密度的纳米孔，以使石墨烯实现其真正的潜力。
结束语：通过对气体深冷分离工艺技术的简单分析，使气体分离效果越来越好，大大提高了化工在生产上的效率。依赖压缩机的制冷技术措施，通过降温以及提高压力的方法，把混合气体进行简单的分离，从而得到更纯净的气体，达到气体分离处理的最佳效果。对深冷分离工艺技术措施的广泛应用，能够大幅度提高气体的分离安全性，使气体泄露发生分离的几率达到最小，从而避免发生环境污染事故，保证气体分离工艺的安全性，使气体深冷分离工艺的风险系数得以降低，生产成本也会随之下降，更好地达到气体化工生产的技术要求。
参考文献：
[1]康庆元，徐恒彪.气体深冷分离工艺探讨[J].云南化工，2018，45（02）:109.
[2]吴道鸿.气体分离工艺介绍[J].云南化工，2016（03）:58-60.
论文作者:徐钢
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/23
标签：气体论文; 工艺论文; 液氮论文; 氢气论文; 石墨论文; 技术论文; 杂质论文; 《基层建设》2019年第2期论文;