空分設備性能研究及問題分析

王鵬（內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司,內蒙古 赤峰 025350）

空分設備是一種以空氣為原料的氣體分離裝置，我國常見的空分設備中，主要利用壓縮循環、低溫深凍的方式將空氣轉化轉化成液體形態，進而功過精餾手段分理處所需要的氮氣、氧氣、氦氣等。

我國是空分設備生產和使用大國，在計劃經濟時期就已經形成了相應地規模。現階段，隨著工業發展和科技進步，空分設備也逐漸向種類多樣化和技術深度性發展。在這一基礎上，工業生產環境對空氣分離設備提出了更多的性能要求。

從上世紀九十年代末開始，我國的空分設備發展逐步邁向大型化、高效性、重載化、自動化和環保型等積極領域，在工藝技術上也實現了膜分離、分子篩等多種形式。因此，要確保空分設備的高效運行，除了從管理方面入手，減少故障和人為失誤之外，更應該針對當今主流的空分設備設計和運行工藝進行研究，完善空分設備的適應性。

1 空分設備現狀分析

空分設備的種類有很多，劃分的因素也有很多，簡單地可以劃分為液體產品空分設備和氣體產品空分設備。

隨著我國工業技術水平的不斷提高，相對應的，作為工業輔助生產裝置的空分設備也在提升自身的性能。設備大型化是最顯著的特征，同時，另外涉及的兩個重要因素也呈現出極端化發展。

首先，空分設備的超高壓性能越來越完善，這位大型空分設備的生產提供了良好的空間環境。

其次，伴隨著低溫深凍技術的發展，空分設備不斷地探索超低壓生產流程，以擴大空分設備的適應性；其中，以新技術為主要代表的非高壓空分設備取得了很大的進步。

從空分設備行業現狀來看，主要有以下的趨勢：

1.1 空分設備的研發、升級開始重視計算機技術的應用。通過計算技術，完成壓力、溫度、分子運動等建模技術，有利于現實構建。

1.2 突出核心科技，在關鍵設備的研發上取得了飛躍性進步。

1.3 整個空分設備中的科技含量有所提高，在自動化、智能化方面實現了高比例進駐。

1.4 創新了原有的工藝結構和流程，加速國內技術與國際技術的接軌；部分設備的精密程度已經超過了軌跡水平。

2 空分設備性能模擬研究

值得說明的是，當前空分設備的多樣性表象下，已經形成了穩定的設計思路。空分設備的工作原理主要基于空氣成分中的不同沸點、壓力、密度反應等因素，在進行空分設備性能的研究時，可以從這些方面入手。

本文在研究空分設備性能的過程中，對不必要的因素和流程進行了簡化。

2.1 空分設備物理環境的模擬研究

空分設備的物理環境是指設備所處環境的自然要素，以及設備運轉涉及的工作要素。例如，輸入物質的構成成分，流體狀態以及用戶自定義的相關參數等，這些信息根據空分設備的用途不同存在較大的差異。

為了減少不必要的計算，可以先從必要條件入手，這包括：①空氣中的集中主要成分（氧氣、氮氣、氦氣）分離目的，事先設定好不同組成部分的沸點、壓力值和滲透性等，一般設置的主要是熱力學屬性；②確立性能研究過程中不同量的變化關系，如壓力、溫度、摩爾提及等。在研究過程中一般會將空氣中的組分屬性看作是理想狀態，這樣可以直接套用公式。而在實際工藝應用中，計算出設備性能產生的偏差即可；③充分考慮生產產品的形態和屬性。如利用空分設備生產的目的是得到容易液化的氨氣，則應該設定相匹配的壓力和溫度范圍。

2.2 空分設備模擬環境的建立

借助計算機系統建立空分設備研究的模擬環境，其中主要利用的手段有工藝物料流程圖和邏輯操作器。

首先，工藝物料流程圖可以很清晰、直觀地反應出空分設備工藝的運行過程，并由此分析出工藝流程存在的關鍵點。每一個關鍵點，對應一個模擬因素，在形成的工藝物料流程圖中實現量化，完成對空分設備檢測對象的定位。

其次，利用邏輯操作器。邏輯操作器包括循環處理和調解處理兩部分，循環處理部分應用在熱循環、物流循環部分，而調解處理應用在關鍵點的數值變化上。兩部分相結合，可以實現空分設備獨立性運作的誤差判斷，以及功能優化后的效果觀察。

3 結語

綜上所述，對空分設備性能的研究是基于兩方面的，一方面根據空分設備的原理展開，以分離對象的性能作為依據，另一方面利用計算機技術來實現模擬優化。空分設備在現代化工業發展中發揮著重要的作用，積極地展開技術革新和工藝創新，具有十分重要的現實意義。

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