簡述空分技術在工業生產中的一些方法和技巧

楊春輝

[摘要]當前我國已經從以前的農業大國轉變成為了工業大國，工業生產技術也得到了空前的發展，工業生產離不開空分設備的使用，尤其是在串口生產的過程中，空氣分離技術發揮著至關重要的作用。通過空氣分離能夠有效維持生產系統順利運行，保證生產設備的安全性和穩定性。工業企業為了降低生產成本，提升生產產品的質量，獲得更多的經濟利益，節省能源和降低消耗已經成為了工業行業發展的主要趨勢。空氣分離系統十分復雜，其主要由以下四部分構成：冷箱系統、空氣凈化系統、空氣壓縮系統以及增壓膨脹系統，這四部分系統缺一不可，無論哪部分系統出現問題都會導致空氣分離系統無法正常運行。本論文的主要內容就是對空分技術在工業生產中的應用現狀進行了簡要分析，希望能夠為相關研究做出一定的貢獻。

[關鍵詞]空分分離技術；工業生產；工業設備；氣體；空氣壓縮機；膨脹制冷：氮氣預冷系統

引言

什么是空氣分離裝置呢？空氣分離裝置屬于化學裝置，其主要作用是將空氣中各種氣體成分進行分離，其中主要包括氮氣部分、氬氣部分、氧氣部分等，這些氣體對在工業生產中有著非常重要的作用，因此，空氣分離裝置在工業領域中有著非常廣泛的應用。

空氣分離裝置的運行過程為：首先空氣分離裝置中的空氣壓縮機對空氣進行壓縮處理，再通過分子篩裝置將空氣中的雜質進行初步去除，隨后一部分的空氣會進入到蒸餾塔裝置中，剩余部分的空氣經過膨脹式制冷處理之后就會進入鐵塔。精餾塔的塔頂部就能產出具有較高純度的氮氣，在精餾塔的底部就會產出具有較高純度的氧氣。隨著我國工業發展飛速提升，工業行業已經對空氣分離裝置給予了充分的重視，而且空分技術的使用和空分裝備的配置對空氣分離裝置的高效性、低成本性和穩定性等有著重要影響。

一、對當前使用最廣泛的空氣分離方法的簡要分析

當前，在工業生產中使用最為廣發的空氣分離方法主要為：深度冷凍分離方法、變壓吸附分離法以及膜分離法。

（一）對深度冷凍分離方法的簡要分析

深度冷凍分離方法的主要流程為：現將原料空氣進行處理使其液化，隨后再根據氧氣和氮氣具有不同的沸點在精餾塔中進行精餾處理，將液化處理之后的空氣進行精餾之后就能將空氣中的氧氣和氮氣成分分離出來，深度冷凍分離方法在大型空氣分離設備中使用最多，生產成本較低，能夠獲得更多的經濟效益，生產出純度較高的氧氣產品和氮氣產品。

（二）對變壓吸附分離方法的簡要分析

深度冷凍分離方法的生產條件為常溫環境，其主要原理分為兩部分：第一，深度冷凍分離方法發揮作用的前提是由于沸石對氮氣成分的吸附能力遠遠超過了對氧氣成分的吸附能力，通過這個原理就能將空氣中的氧氣成分和氮氣成分分離出來：第二，氧氣分子同氮氣分子相比，其處于分子篩微孔中的擴散速度較高。

當前，深度冷凍分離方法設備容量還沒有得到較大的提升，而且此類設備所生產出來的氧氣產品和氮氣產品的純度同其它設備相比純度較低，因此，這類設備需要繼續優化完善。

（三）對膜分離方法的簡要分析

膜分離方法的主要是通過高分子聚合薄膜具有的滲透選擇性發揮作用的，高分子聚合膜將空氣中的氧氣成分和氮氣成分分離出來就是膜分離方法，使用膜分離方法的生產裝置的容量和產品純度也具有一定的限度，其生產出來氮氣產品的純度要低于99，5%。

二、對空氣分離工藝步驟的簡要分析

空氣分離工藝的主要流程為：空氣原料先要經過過濾裝置處理，通過過濾裝置就能將空氣中的雜質去除出去（雜質主要為空氣中的灰塵和各種機械小顆粒），隨后再使用無油空氣壓縮機裝置對經過過濾處理的空氣原料進行壓縮，將空氣壓縮到0.7MPa以下，在壓縮的過程中產生的熱量再經過水冷卻裝置處理，處理完成之后再經過預冷機組進行預冷處理，將其溫度降低到2攝氏度至10攝氏度。上述處理階段中會有一部分的游離水分析出，這部分游離水分再經過分子篩純化裝置處理之后，就能將空氣原料中剩余的二氧化碳成分、乙炔成分等成分分離出來。分子篩純化裝置通常有兩個，其中一個分子篩純化裝置在運行的時候，另一個進行再生，遠程控制裝置復雜對純化裝置進行切換。

在被純化裝置處理之后的空氣溫度要到達15攝氏度左右，隨后再分成兩部分進行下階段處理：其中一部分空氣（此部分較多）會進入空分冷箱進行處理，在部分空氣會在主板換熱裝置里面同返流的冷氣相遇發生換熱作用，換熱作用完成之后溫度就會降低到液化溫度，當此部分空氣液化之后就會從V1閥門流入下塔部分。其余空氣（占少數）會進入增壓機進行增壓處理，在經過增壓機處理之后就會進入冷箱裝置，隨后作為同第一部分氣體相遇的冷氣流發生換熱作用。

空氣經過下塔部分處理之后就會分成液氮部分和富氧液空部分，上升氮氣會同上塔底端的液氧發生換熱作用，進而氮氣發生液化，與此同時液氧會發生汽化。通常生產出來的液氮要分成兩部分，其中一部分會流入下塔裝置中最為回流液，剩余的液氮會在過冷裝置中同純氧發生換熱作用，換熱作用完成之后進入上塔頂端。而在下塔裝置中的富氧液空會被抽出在過冷裝置中同純氮發生換熱作用，換熱作用完成之后進入上塔成為回流液。

空氣原料繼續在精餾塔上塔部分和下塔部分處理之后，最終就能在上塔的頂端部分獲得具有較高純度的氮氣產品，在上塔底端部分就能獲得具有較高純度的氧氣產品。除此之外，各種工業企業比如化工行業、電氣行業、鋼鐵能源行業在生產的過程中都會排放工業廢氣，這些工業廢氣對空分裝置的正常運行造成了非常嚴重的威脅，一旦危險氣體進入空分裝置便會對空分裝置的安全性和穩定性造成影響，因此，相關部門必須對空分裝置的安全性給予足夠的重視，加大對危險氣體的監督力度，防止更嚴重的事故發生。只有這樣才能保證生產過程的安全性，降低生產成本，提高企業的經濟效益和社會效益。

三、結束語

綜上所述，在工業生產中使用空分工藝主要是用來將大氣中的氧氣成分、氮氣成分以及其它稀有氣體成分進行分離，這些氣體產品有著非常重要的作用。endprint