現(xiàn)代深冷空分技術的發(fā)展研究

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1、現(xiàn)代深冷空分技術的發(fā)展研究［摘要］從國內、外分別論述了現(xiàn)代深冷空分技術的整體發(fā)展趨勢。在此基礎上，結合當前深冷空分技術的發(fā)展需要，分別探討了深冷空分生產工藝技術、設備節(jié)能兩個方面的發(fā)展趨勢，對現(xiàn)代深冷空分設備設計及生產提供一定的借鑒作用。［關鍵詞］深冷空分工藝技術發(fā)展空分設備及其生產的產品已經(jīng)在我國國民經(jīng)濟的各個部門都得到了廣泛的應用,而且會其他行業(yè)設備的正常運行提供所需的氧、氮、氮等空分產品，是保證我國國民經(jīng)濟正常運行和發(fā)展的支柱。近些年來，深冷空分技術從高壓到低壓經(jīng)歷了持續(xù)的發(fā)展，從當前已經(jīng)投入到實際生產，而且成熟的系統(tǒng)來

2、看，國外已經(jīng)形成了已經(jīng)形成了生產能力為103660m3/h的成熟系統(tǒng)，而國內當前廣泛應用的系統(tǒng)為生產能力在50000m3/h的系統(tǒng)。從國內外近些年深冷空分設備設計與制造技術的發(fā)展歷程來看，技術整體呈現(xiàn)為安全、節(jié)能兩個方向。1、現(xiàn)代深冷空分技術的整體發(fā)展趨勢當前，隨著密封技術以及化工生產技術的快速發(fā)展，設備生產制造的各個行業(yè)對氧、氮、氮等需求量迅速增加，這使得設計制造的空分設備生產能力越來越大。當前，國外的空分設備及技術主要以：巨型化、無氫制氮、內壓縮、高純度、高提取效率、自動化、高可靠度、節(jié)能以及長周期運行等特點為主。而國內的

3、空分技術流程整體類似，主要采用分子篩前端凈化、規(guī)整填料塔、全精憾無氫制氮、外壓縮或內壓縮或氧氮外壓縮等。而化工型空分則主要采用了內壓縮流程，而且生產制造的規(guī)模日益加大，形成了較大的單機生產容量特點。從當前國內外深冷空分技術的發(fā)展特點來看，其整體發(fā)展趨勢為：(1)氣體的整體提取效率得到進一步提高。例如，傳統(tǒng)的空分精憾塔使用了較小板間矩的篩板塔，導致氣體通過時的阻力較大，而且氣體的整體提取效率較低。當前大多使用了效率更高的規(guī)整填料式空分塔、粗氫塔，并且配合使用高傳質的塔內件以及液體分布器件，使得氣體的提取效率得到迅速提咼。(1)設

4、備能耗繼續(xù)下降在將規(guī)整填料應用與上塔之后，當冷凝蒸發(fā)器達到同等溫度時，與傳統(tǒng)的空分設備相比，上塔的壓降可以達到0.02MaP,使得空分系統(tǒng)的空壓機能耗下降5%?7%。同時,使用膜式換熱器取代傳統(tǒng)的換熱器之后，空分系統(tǒng)的空壓機排氣壓力進一步下降，使得空壓機的軸功功率再次下降3%?4%。另外,在低壓塔增設冷凝器之后，通過其產生冷凝回流液體，通過加壓之后再回流至高壓下塔,同樣能夠獲得良好的降耗效果。2、深冷空分生產工藝技術及設備的發(fā)展現(xiàn)代深冷空分生產工藝技術能夠使得空氣的整體液化流程達到40%以上的卡諾循環(huán)效率。而之前不能進行商業(yè)化

5、生產的試驗室技術，例如雙沸器與混合塔，單塔與雙塔熱泵技術等生產工藝技術與流程等都重新受到了人們的重視，并且通過技術改進和優(yōu)化，已經(jīng)在實際的生產過程中得到了一定程度的應用。例如，當前應用的一種新型的制氮設裝置，能夠不利用膨脹機或者液體進行冷量的提供，而是通過使用渦流管系統(tǒng)為系統(tǒng)提供所需要的冷量，從而使得整個制氮裝置的生產工藝和生產設備得到簡化，設備的投資規(guī)模下降，而且設備的可靠性得到迅速提高，能夠保證裝置的安全長周期運行。另外，近年來發(fā)現(xiàn)并開始開發(fā)的非深冷空分技術通過與傳統(tǒng)的深冷空分技術配合使用，能夠獲得較好的分離效果，即所謂的

6、聯(lián)合生產工藝技術。不但能夠獲得較優(yōu)的經(jīng)濟效果,而且節(jié)能效果明顯。隨著國內外機械設計與制造技術的發(fā)展，深冷空分生產過程中用到的空氣壓縮機性能得到進一步提升。例如，當前廣泛使用半開后靠式葉片、短軸與單軸單轉子的設計方式，有效的提高了空壓機在極限轉速下的運行穩(wěn)定性和安全性，使得空壓機的使用壽命顯著提高，能夠達到12萬h,而且運行過程屮的噪聲下降至；5dB以下。3、現(xiàn)代深冷空分技術的節(jié)能發(fā)展趨勢隨著環(huán)境保護實際需求以及環(huán)保政策的收緊，國內外深冷空分設備生產制造業(yè)對能耗的控制以及設備使用過程中能源使用效率的提高也成為了當前設備生產設計的

7、一個重要方面。從環(huán)保節(jié)能的實際需要，當前深冷空分技術的發(fā)展呈現(xiàn)出了一些新的特點和趨勢：全低壓、低能耗、鋁結構、填料塔、內壓縮、全液體、自動化以及長周期等。而從國內外深冷空分技術的橫向對比結果來看，兩者之間的差距正逐步縮小，尤其是在節(jié)能控制方面，國內相關企業(yè)生產的系統(tǒng)和設備已經(jīng)具有較強的國際競爭能力。從深冷空分系統(tǒng)節(jié)能的主要技術角度來看，其主要方式是通過對充分合理利用能源的角度來設計的。即在生產過程中利用能量轉換、回收以及利用等方式來對整個生產系統(tǒng)所消耗的能量進行控制，從而實現(xiàn)動態(tài)平衡、節(jié)能。而對系統(tǒng)控制設備的節(jié)能處理則主要采取

8、局部節(jié)能方式，這主要是通過充分利用當前不斷發(fā)展的熱力學理論以及過程系統(tǒng)的工作技術產業(yè)轉化成果，通過建立起系統(tǒng)中各個部件之間的聯(lián)系，達到系統(tǒng)的整體平衡。但是，當前部分設計采用了對單一操作設備進行節(jié)能設計的方式，這雖然對設備個體進行了改良，但是沒有重視設備的整體運行性能，在節(jié)能與