深冷分離技術裝置在煤制烯烴中的優化與發展

閆立志(內蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內蒙古 鄂爾多斯)

深冷分離技術裝置在煤制烯烴中的優化與發展

閆立志(內蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，內蒙古 鄂爾多斯)

氧氣在我們的日常生產生活中的應用很廣泛，是人類賴以生存的必需品。在醫療、化工、冶金和國防等各個方面都占有重要地位。工業化的制氧技術有很多類，本文主要介紹了深冷分離技術在氧氣生產中的應用，并介紹了深冷分離技術制取氧氣的過程中存在的問題和危險因素，提出了相應的改善防護措施。

深冷分離;氧氣生產;應用及危險

1 深冷空氣分離技術

(1)工作原理 深冷分離主要是先把空氣進行壓縮和冷卻，使空氣液化，空氣中氧和氮占到99．04%，因此，可近似地把空氣當作氧和氮的混合物。當空氣混合物被冷卻壓縮成液態時，氧、氮可以任意比例混合，構成不同濃度的氣體混合物及溶液。利用氮氣和氧氣的沸點不同，其中在相同大氣壓下，氧氣的沸點是90K，而氮氣的沸點比氧氣低為77K。將空氣經過蒸餾塔，在塔板上方與蒸汽相互接觸，進行熱量交換，沸點較高的氧氣不停的從蒸汽中冷凝成液體，沸點較低的氮氣則隨著蒸汽的流動，進入到蒸汽中，隨著時間的延長，蒸汽中的氮氣含量不斷升高。這就使得空氣中的氧氣和氮氣分離開來，稱之為空氣的精餾法，這種方法無論是空氣的精餾還是液化都是在低溫環境中進行的，因此也稱為低溫法空氣分離。這種方法制取氧氣的優點是可以大規模生產，制取的氧氣純度比較高，在大型的制氧廠應用非常廣泛。

(2)深冷分離空氣技術的特點 ①在生產氧氣的過程中，應用到的低溫設備及管道都需要放置在保冷箱中，并在其中填充傳熱系數較低的絕熱材料，防止環境中的熱量傳遞進設備及管道內，降低了冷量損失。②低溫設備及管道的制作材料，在溫度較低的工況條件下要有足夠的韌性和和強度，并且在制作加工過程中，對焊接質量和加工性能有較高的要求，大多數情況下選用銅合金或是不銹鋼材料。③由于空氣并非只有氧氣和氮氣，還存在著其他高沸點的物質，如二氧化碳，水分子等。由于空氣的這種特點，需要在進行低溫處理前，利用常規方法將高沸點雜質去除，防止設備內的通道堵塞影響運行。

2 深冷分離空氣技術在生產中存在的隱患及問題

任何化工生產過程中都存在或多或少的問題，以及危害操作人員健康的安全隱患，深冷分離技術在生產過程中的問題如下。

(1)空氣組分含有的碳氧化合物以及一些有機化合物，隨著空氣冷卻壓縮一同進入到空氣分離塔內，這些碳化物的存在聚集到一定程度后會影響裝置的正常運行，還會影響安全生產，嚴重時甚至會發生強烈的爆炸。因此需要將空氣進行預先清潔處理。

(2)低溫液體如果出現漏料的現象時，會對設備基礎造成損壞，設備發生傾斜，進而會損壞整體裝置的穩定運行，對操作人員的人身健康也會造成危害。因此應當關注設備儀表管件的密閉型，在設計之初應當考慮到設備及管道的熱脹冷縮現象。

(3)與液化后的氧氣接觸過的木材或焦炭等多孔的有機物，一定要妥善處理，若遇到明火或受到一定的沖擊力時，就會發生非常強烈的爆炸，對生產及個人會造成不可估量的危害。因此，禁止在冷箱內堆放多孔有機物質。同時將液態氧氣排放時，應當選用專門的液氧排放管以及容器，不能直接排放到地溝。

(4)液態氧氣經過長時間的弱放電及存放，會發生變化生成深藍色的臭氧，臭氧在存放過程中，若環境發生改變是非常容易發生爆炸的。

(5)被低溫液化后的氧氣會長期沖擊碳鋼板，使得碳鋼板破裂，因此將低溫液體外排的管道以及接收槽不能選碳鋼材質的。

(6)存儲低溫液體的密閉容器，若容器或管道的密閉性能降低，會有一定量的熱量從外界傳入，低溫液體吸收熱量然后氣化，壓力就會自動升高，很容易導致管道和容器的壓力超過額定值使管道變形造成危險。因此，必須在管道和容器內設置可靠的安全裝置。

深冷分離空氣技術制取氧氣的過程中，無論在生產還是儲存環節都應當做好防范措施，避免安全事故以及運行事故的發生，降低設備維修停機頻率，保證氧氣制取過程的安全穩定運行。

3 深冷分離技術的安全穩定運行

通過上述對深冷分離空氣制取氧氣過程中存在的安全問題的分析，為了保證設備的穩定運行，應當做好以下幾點。

(1)加強對深冷分離裝置設備的管理，對于生產的設備，必不可少的日常巡檢，及時發現危害安全以及穩定運行的因素，在事故發生之前有效的消滅危險源，或是采取有效措施避免，針對不同的危險因素，采取相應的應對措施。建立健全相關的規章制度，對于分離設備一定要定期清理定期維護，保證設備及相關管道等健康運行。長期帶病運行是導致事故發生的直接原因，應當早發現早治療，將危險扼殺在搖籃里。

(2)利用先進的安全保障設備及技術，防止危險事故發生。近些年來，空冷相關的保障技術也在不斷的更新升級。新工藝和新裝置的運用，大大提升了空冷分離制氧技術的安全性。例如：用分子篩吸附器來取代切換板式或儲冷器，有利于清理空氣組分中含有的二氧化碳，水分，以及其他碳氧化合物。

4 結語

為了保證深冷分離制取氧氣的裝置的穩定安全運行，需要注意在運行過程中常出現的危險因素。深冷分離技術也存在著自身的不足，需要在日后不斷的研發改進，以期生產出更高純度氧氣。

[1]張淮.淺談深冷分離技術在氧氣安全生產中的應用[J].深冷分離，2013，4(13)：32-34.

[2]肖家立.室內制氧機燃爆事故的直接原因調查報告[J].深冷分離，2013,(4)：42-43.

[3]馬大方.氧氣與相關氣體的安全生產以及使用的技術[J].武漢華中理工大學出版社,2014.