大型煤化工空分技术与设备发展现状

2022-09-10

随着国民经济的飞速发展, 我国大型煤化工型空分设备制造业形势一直趋向好的方面发展。空分设备是煤化工行业不可或缺的重要配套设备, 对其要求也日益提高。空分技术, 顾名思义, 就是将空气分离的技术。空分技术可以分为三种技术方法, 即吸附法、膜分离法和低温法。通常空分技术包括五个主要环节, 即空气压缩、空气净化、换热、制冷和精馏。煤化工的迅速发展对空分设备的工艺流程和性能都提出了很高的要求, 因此, 本文就大型煤化工空分技术与设备发展现状进行了综述, 希望对空分工艺的进一步发展有积极的推动作用。

一、空分技术在我国的发展现状

在现代煤化工中, 空分设备主要是用来提供氧气和氮气。其中, 氧气用作气化剂和反应原料, 不同压力等级的氮气则被用作原料氮气、气力输送气、惰性保护气和吹扫气。目前, 煤气化工艺已经向着高压化和大型化的趋势发展, 更好的实现了能量的高校回收和利用, 从而有效的降低了合成气的压缩能耗, 实现了等压合成, 更有利于实现自动控制和优化操作, 从而降低生产成本和能源消耗。在煤化工领域, 空分设备所提供的氧气和氮气产品的规格比较多。例如中石化安庆分公司煤化工项目中, 其空分设备就是根据合成氨及全厂用气的需要提供8.2Mpa超高压氮气用于输送煤粉气, 4.52Mpa的高压氧气作为气化剂, 0.7Mpa的低压氮气作为惰性保护气和干燥气等等。总之, 当前大型煤化工型空分设备具有产气规模大、气体产品压力等级高、气体产品规格多、气体产品使用连续性高和压力波动范围小的优点。近些年, 我国在大型煤化工空分设备的设计制造上取得了一定的成绩。目前, 杭州杭氧股份有限公司是国内最大的空分设备开发、设计、制造、成套的企业, 其制造的所有空分设备中, 3万m3/h等级以上的空分设备有九十多套, 并且有许多已经投入运行。开封空分基团制造的3万m3/h等级以上的空分设备有四十多套, 也是我国规模较大的空分设备企业之一。尽管如此, 我国在空分设备自主研发能力上还比较薄弱, 相对于国际先进水平还有很大的差距, 一些关键设备还依赖进口, 因此, 加大大型煤化工空分技术与设备的研究与开发工作还是未来我国空分设备发展的重中之重。

二、大型煤化工空分设备国产化的难点与要求

大型煤化工产业需要空分制氧容量增大, 尽管在空分原理上没有改变, 但是对空分设备的设计和制造提出了更大的挑战。首先, 由于工艺和产品要求, 空分流程具有多样化的特点, 因此必须进行针对性的设计与开发。目前大型煤化工装置要求氧气的压力在4-9Mpa, 因此, 我国的煤化工型空分设备均采用的内压缩流程。根据采用的煤气化技术的不同, 对需要的氧气、氮气数量和压力要求也就不同, 采用的气化炉型不同, 空分设备的设计与制造业会存在很大的差别。其次, 在煤化工领域, 空分设备通常要求提供高压氧气、高压氮气、中压氮气、低压氮气、仪表空气、全化工厂用空气、液氮、液氧、液氩等。尤其是氮气产品, 有许多的规格与要求、并且用气量也会发生变化, 有的甚至会造成停机, 这些问题对成套空分装置的设计与制造都提出了很严峻的挑战。再次, 对于高于8万m3/h等级的空分配套的空压机, 已经无法利用单一的离心式, 必须改用轴流+离心式, 同时也无法采用电机拖动, 需要采用汽轮机拖动才能完成公益流程。这样就对配套空压机的要求有了较大的变化, 需要特别注意与考虑。第四, 大型的空分设备的动设备核心机组配置对空分设备的正常运行至关重要, 是国产空分设备可靠性的保障。在动设备核心问题大型高效机组的研制中, 需要投入大量的资金不仅需要提高国产化核心部机的效率, 同时还要降低能耗, 是摆在技术人员面前的一大难题。最后, 大型设备在运输上也存在一定的困难和限制, 必须要考虑大型部件或容器的制造和组装等问题, 因此也就造成了施工队伍素质、现场制造装备、现场检验标准等一系列的问题。

三、大型煤化工空分技术与设备的发展方向

为了降低投资成本, 减少设备维护的工作量, 空分设备必须向着大型化发展。尽快大型煤化工空分技术与设备的发展在我国还存在一定的困难, 但是我国的空分设备制造惬意应该尽自己最大的努力优化设计方案, 尽量在满足需求的前提下减小设备尺寸, 或者利用现场组装, 分开运输等方式解决这些难题。另外降低能耗也是空分技术与设备未来的重要发展方向, 这就需要在设计过程中提高核心部机的运行效率, 并且预先对设备运行的总能耗进行精准的计算。同时, 还要加大煤化工空分设备的自动化控制系统的研发, 从而恩呢改革对生产实行自动控制, 有效的提高生产效率, 降低事故风险, 提高装置可靠性。

结束语

总之, 我国的煤化工企业在未来还有很大的发展空间, 因此对于煤化工空分设备的研究和开发具有非常广阔的应用前景。大型化将是未来我国煤化工空分技术与设备发展的主要方向, 空分设备生产企业应该大力打造一支高素质的研发团队, 不断的在研发道路上努力前进, 逐渐完善我国大型煤化工空分设备的性能, 从而创造更多的经济效益和社会效益。

摘要：空分设备是煤化工领域的关键设备, 拥有非常广阔的发展前景。本文就大型煤化工空分技术与设备发展现状进行了综述, 希望对空分工艺的进一步发展有积极的推动作用。

关键词：煤化工,空分技术,空分设备,发展现状