摘要：随着我国空分技术设备发展水平的不断提升，目前其在工业现代化过程中的地位也在不断显现。文章首先分析了空分装置技术原理与分类情况，其次对空分装置技术发展现状进行了解析，并在最后对空分装置的发展趋势进行了探索，希望能够有效提升空分装置技术的发展水平，确保行业平稳快速发展。
关键词：空分装置；技术特征；发展趋势
随着国内气体行业的发展，目前各大工业生产领域对于气体制造装备的质量水平也提出了更高的要求。这不但在很大程度上促进了空分设备与技术的发展，同样也使得国内的企业形成了自主研发的习惯，推进了技术的优化与革新。为了进一步介绍空分装置技术的发展趋势，现就空分装置技术的基本原理介绍如下。
一、空分装置技术原理分析
1.低温分离法
低温分离技术是一种集成了深度冷冻与精馏两种技术的复合技术类型，在这种技术的应用过程中，需要根据实际的使用环境划分为高压、低压以及中压等不同的流程。由于该技术属于低温技术，所以需要提前对空气进行压缩，达到一定的程度后空气会由于膨胀降温进而利用气化温度不同的特征来进行分离。由于本身氧气、氮气的沸点较低，所以这两种气体的分离难度较小，很容易就会气化。在蒸馏塔当中，温度较高的蒸汽会与液体相接处，在上升到一定值后就会出现液体下流的情况，这样就可以实现分离的目标。气体液化环节一般倾向于采用深度冷冻技术，要求空气冷却到100K以下，采用沸点差对液化空气进行有效分离，这样才能够完成气体分离的操作。
2.吸附分离法
吸附分离法是一种借助于物理方法进行气体分离的技术，这种技术的特征是借助于分子筛吸附塔对不同性质的气体进行分离。比如说利用13X能够实现对氮气的吸取，而只有氧气可以通过吸附塔，所以能够轻易获取到纯度较高的氧气。除此之外，在吸附过程中会有一定的过饱和度，如果达到了过饱和度，那么就需要及时处理好吸附处理，否则吸附能力就会受到严重的影响与限制。通过上述技术方法，能够实现对特定目标的吸附，吸附的成本较低，效率较高。但是，由于这个技术不可能实现完全的提纯，所以对于一些纯度要求较高的产品而言并不适用。
3.膜分离法
利用薄膜进行分离也是一种常见的空分技术，这种技术是借助于薄膜中不同的气体通过速度不同进行的分离，比如说一种薄膜在通过空气时，氮气的通过速度是氧气的20%，那么在一定的时间内通过的氧气比例较高，氮气较少，能够实现气体的分离。不过，这样的分离模式同样存在明显的弊端，那就是规模适应性不强，制作的产品一般都应用来作为富氧燃烧等特殊领域，并不能够作为纯净的氧气进行使用。
二、空分装置技术发展现状
1.规范整合填料
近期我国在空分技术的研发方面取得了良好的技术成果，其主要集中于大气精馏方面。从客观上来看，规范化的填料整合能够在很大程度上代替传统的设备，有效提升了空分技术的整合填料的规范化、制度化，其技术优势也展现出三个方面的内容：其一，规范整合填料技术的有效应用促进了液体回流的填充效果，在塔的上方阻力障碍得到充分释放的前提下，整个空分程序的运转效率也可以得到提升；其二，通过规范整合填料技术，可以有效降低运作压力，使得多种气体的分离效率更高，特别是能够有效促进氧气与氩气的分离效率。值得注意的是，氧气的分离效率提升度相比于氩气要低一些；其三，规范整合填料技术能够保持装置内部的液态含量，通过转变负荷区间的方式来保持压力，从而使得整个装置的运行效率、效果得到提升。
2.内压缩
从技术发展角度上来看，空分装置的设备程序一般包括有内压缩与外压缩两种类型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中，外压缩技术属于气体温度与周边接近或者相同的压缩模式，其本身的压力与大气压相比更高，所以很多情况下都需要借助于压缩机来将其降低到一定的程度后再使用，后期通过送进换热器的方式能够实现空分目标。随着近些年来内压缩程序应用规模的不断扩大，该技术的优势也逐渐得到了工业领域的证实。一方面，该技术能够利用非潮湿空气的增压器，对于投资的成本要求不高，运营成本更低，所以可以适应多种多样的技术环境；另外一个方面，由于该技术借助于液氧泵就可以完成内部压缩，所以并不会产生预期之外温度的气体，所以整体的适应性更好，可以为设备提供更为有效的技术支持，通过增压机、空压机相结合，还可以减少占地面积，有效提升设备的应用范围。
3.全精馏无氢制氩
在常规的空分技术设备中大多采用低温精馏分，通过氢气去除氧气的方式来获取氩气，同时通过低温精馏的方法来获取氩气。但是，这样的技术过程势必会耗费大量的氢气，氢气的成本较高且在使用过程中具有一定的安全风险，再加上操作比较繁琐，所以适应性不强。通过全精馏无氢制氩技术的应用，就可以在规范整合填料的基础上实现两者的隔离，相当于变相压缩了整个空分技术的实现流程，使得运转的安全性得到了全面的提升。
三、空分装置发展趋势
1.氮气增压循环发展趋势
氮气增压循环技术包括有但其增压、膨胀氮气进下塔以及全精馏无氢制氩等多种技术，这些技术在发展过程中相互结合，能够形成成本低、投资小以及分离提纯效果好等多个方面的优势。其中，氮气增压循环技术的能量消耗较低，通过原材料空气压缩机配合增压机来形成机组，就可以实现空气成分的分离。不过，该技术也存在明显的技术缺陷，那就是氧气、氩气的提纯效率不高，所以需要根据设备的投资、占地面积需要等情况进行妥善选择，加快技术革新，更好的迎合工业实际需要。
2.膨胀机发展趋势
膨胀机主轴承一般为华东类型的轴承，在该设备的优化改进过程中，机壳的密闭性往往是改进的主要侧重点，通过调整内部空气的膨胀稳定性，防止出现冷凉泄露并提升润滑效果都是确保技术应用水平的重要条件。一方面，空气轴承作为一种起到支撑效果的轴承，其气体的粘度较小，所以气体轴承的承载能力并不强，在机械接触较少的情况下，其环保性能更强，且能够有效降低磨损，延长设备的使用寿命。尽管如此，目前工业领域应用较为普遍的还是静压轴承，这些轴承能够持续不断的供应气体，同时需要消耗一部分能量。另外一个方面，采用磁悬浮轴承。这种轴承最大的优势在于无机械摩擦，能够悬浮于空间当中，其使用的寿命与电气系统的寿命具有一定的相关性，由于永磁与电磁相混合，所以功率损耗也只有20%左右。
总结
综上所述，空分技术设备的进步与发展在客观上促进了工业现代化整体水平。通过空分技术设备，能够有效提升工业生产中的气体应用效率与效果，同时可以实现成本控制，降低企业的成本投入，获得良好的经济效益。目前，我国的空分装置技术主要集中于整合填料、内压缩以及全精馏无氢制氩等技术领域。随着行业的快速发展，空分装置也向着膨胀机技术改进、氮气增压循环装置快速发展的方向前进，为我国工业现代化的发展奠定了良好的技术基础。
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论文作者:吴海波
论文发表刊物:《电力设备》2018年第33期
论文发表时间:2019/5/17
标签：技术论文; 空分论文; 装置论文; 气体论文; 精馏论文; 氮气论文; 氧气论文; 《电力设备》2018年第33期论文;