摘要：化工企业中最常使用的一种分离方法就是空气分离装置，我国化工企业众多，由于工艺参数不确定，在空气分离装置流程的选择中难免会出现一些问题，就空气分离装置在化工企业中的流程选择进行浅析。
关键词：空气分离；化工企业；流程选择
引言
空气分离装置是将空气中的氧气、氮气等成分进行有效地分离，为化工行业各工艺中提供使用。改革开放以来，随着科学技术的迅速发展，空气分离装置技术不断革新，呈现出节能、高效、环保等特点，并且在实际运用中通过对空气的充分应用，降低了能源开发对环境的压力，同时极大的丰富了我国的基础能源产量，空分工艺流程的发展为化工行业的进步起到了至关重要的作用。
1空分装置运转过程及其特性
原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其他机械杂质。过滤后的空气进入离心式压缩机，然后进入空气冷却塔冷却。冷却后的空气经分子筛纯化器除去水分、二氧化碳及其他碳氢化合物。净化后的空气分为两路，一路直接经低压板式换热器进入下塔；另一路经增压换热后去膨胀机进行制冷，并不断将膨胀机的冷量带入下塔进行积累直至产生液体，在此过程中可产生零下193℃的低温。进入下塔的液空通过上下塔不同的压力差而进入上塔，利用沸点的不同进行精馏，上塔产生的氮气经低压板式换热器送往用户，而主冷产生的液氧经液氧泵加压并通过高压板式换热器换热后送往用户。
2空气分离工艺分析
2.1变压吸附工艺
变压吸附工艺主要原理是通过分子筛的吸附作用将氧气分子与氮气分子吸附，通过改变压力，使氧气分子与氮气分子形成吸附力的差异，最终将氧气与氮气分离。在这一过程中分子筛是可以循环套用的，但是这种分离技术得到的产品纯度较差。在实际的生产流程中采用此工艺流程过程较为复杂，并且需要对空气进行净化处理，首先除去空气中存在的杂质，并且将产品送入缓冲罐中，此工艺产品设备相对比较简单，并且操作并不复杂，在早期的分期分离工艺中得到广泛的应用，但是因为其获取的氮气产品质量较低，因此目前已经逐渐退出空分装置工艺流程的市场主流。
2.2膜分离工艺
膜分离技术是利用气体在膜中溶解和系数的系数不同，通过渗透速度的不同来实现空气的分离的。因此，分离膜的好坏决定了空气分离的程度。空气通过分离膜时，在分离膜的作用下，渗透快的气体和渗透慢的气体自然而然的就分离开了。在实际操作中一般会使用催化剂，以此来增加产量。膜分离工艺是最为灵活的工艺，它能通过不同的材质的隔离膜，得到不同种类和不同含量的气体成品。
2.3摩尔托克斯工艺
把压缩后的气体中的水和CO2排除出去是摩尔托克斯工艺重要的作用。通过吸附塔的附着原理，将压缩后的气体与吸附塔中熔融的钠与钾硝酸盐进行吸附作用，再通过降压解除吸附物技术将氧气释放出来，对其进行收集到指定容器中并投入市场供消费者使用。由于其工艺技术在实践运用上存在产量、效益、环保等诸多缺陷，所以，在大型煤化工行业中很少应用在生产气体过程中。
2.4低温精馏工艺
内压缩与外压缩流程。目前，对于气体的加压方式主要存在着两种形式，一种是外压缩，另一种是内压缩。通常情况下空气分离装置生产气体的过程中是在常温下进行的，因此，对于外压缩机应该加压到所需要的压力。在减压状态下，气体的沸点会降低，对于内压缩的原理来说，主要是将精馏塔中的液体产品通过泵提高压力，之后通过换热器进入主管路。两种方式的主要区别在于外压缩通过压缩机进行降压，内压缩是通过液压泵进行加压，内压缩工艺运行费用较低，设备维护简单，安全系数较高，操作方便。（2）规整填料。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆规整填料是近几年发展起来的一种新工艺技术，具有以下优势：①耗能少，热交换可以连续进行。规整填料能使回流液表面形成一层液膜，气体流动的阻力也会降低，由于存在着不同的管路分别用于气体和液体的输送，就会不停地进行热交换，从而降低了填料塔的阻力，最终降低能耗。②对于氧气、氮气和氩气具有较高的分离效率。采用规整填料后，塔内的压力会降低，随着塔内压力的降低，塔的分离效率也逐渐提高。（3）全精馏无氢制氩。全精馏无氢制氩技术是一种新工艺技术，在国内大型化工企业中已经有不少该装置。该工艺技术分为两步，第一步是通过加氢除去气体中的氧气，得到粗氩气，之后再采用低温精馏的方法除去其中的氮气得到高纯度的氩气。该工艺技术具有操作方便、工艺流程简单、产品纯度高等优点，由于该工艺采用氢气，降低了工艺的安全系数，导致工艺可靠性较差。
2空气分离装置的特点
从工艺流程上看，空分装置相比于其他设备安全系数较高，由于空分装置技术的不断革新，设备看似比较复杂但是操作简单。包括设备的生产成本也较为低廉，一些中小型企业完全能承担得起。从设备装置的机组特点来看，空气过滤器是一个重要的装置，主要特点是能自动清理过滤器内的空气。预冷系统的主要特点是可以保证其拥有良好的换热性能，并且对于空压机的负荷也能够起到减轻的效果。纯化系统的特点是能够长期使用，吸附时间长，寿命长。
3空分装置的应用与发展
3.1液态成品的工艺流程应用
空分装置的原料是空气为气体，要想将气态转化为液态需要具备两个基本条件：一个是高温；另一是低压。根据这俩点就可以看出要想得到液态的成品气体最佳的选择就是低温精馏工艺了。虽然在非低温状态下，变压吸附工艺和低温精馏工艺也能做到将氧、氮气体的集合分离出来，但是由于氧、氮气体的沸点都在零下，无法形成液态的形态。所以想要得到液态的空气成品，对温度和压力的要求比较高，对成品的存储要求也比较高，适合的工艺流程为低温精馏工艺。
3.2气态成品的工艺流程应用
气态成品的工艺流程选择相对于液态更加的多样化，运用更多的是变压吸附工艺和低温精馏工艺。因为这俩种工艺能够重复利用，成本较低。但是有一个缺点就是无法提供高纯度的空气成品。针对要求高纯度的成品的，主要采用的全低压空分低温双塔精馏工艺。因为其他的变压吸附、膜分离或者其他工艺虽然能够做到分离，但是在纯度上无法达标。
3.3空气分离装置的优化
经过近些年的实践经验来看，随着我国工业领域的不断发展，对空分装置规模的需求也越来越大，在每年对空气分离装置进行维修时还需购买较多的液氮用以对煤制气系统整体设备的保护，这样与其每年对空气分离装置进行维修时花大价钱购买液氮，不如再增加一个后备液氮储存系统来的实惠。因此，研究人员对液氮储存系统进行了研究，对其加以优化及创新。现在的大型空气分离装置一般都具有后备液氮储存系统，它的重要作用是当空气分离装置因突发原因而停止工作，或空气分离装置处在短期维修的时候，后备液氮储存系统在这时就会被启用，给煤气化、煤液化等生产装置提供各类所需规格的氮气或保护用氮气。
结语
综上所述，我们可以得知，空分装置在化工行业起着重要的作用，充分了解化工空分装置工艺的特点有利于更好的了解分离工艺，只有充分了解分离工艺才能更好地分离空中的氧气、氮气等气体。时刻关注空分装置的应用与发展能更好地了解最先进的空分技术，才能在面对不同的空分需求时使用到最合适的空分工艺流程，同时随着空分工艺流程的进一步发展与广泛应用，国内空分技术不断完善，空分工艺流程技术进一步提高，这极大的提高了我国的空分工艺流程的工艺水平，同时为我国空分设备以及技术的发展奠定了基础。
参考文献：
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[3]周志丹.大型煤化工空分装置工艺流程的选择[J].内蒙古石油化工，2010，36（06）：44-45.
论文作者:马靖棠,李文斌
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/31
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