現代空分裝置在煤化工領域的應用

張鵬飛 李慧

摘 要：空分裝置工程項目其在實際應用過程中具有極高的技術含量，施工過程中所涉及到的專業比起其他的工程項目更為廣泛，要求專業素質過硬，整體項目在施工中相對較復雜，所以在進行空分裝置工程項目施工中由于施工難度大、強度高更加容易出現質量問題。文章旨在化工項目中為保證空分裝置工程質量得到更好的發展，并針對相關問題進行分析探討。

關鍵詞：空分裝置;煤化工;應用

空分裝置工程項目在開始施工之前，首先由設計部門將繪制好的相關圖紙交到設計上級部門進行審核和修改，并采購工程所需要的設備以及原材料。在進行施工過程中，要求對所有的施工環節嚴格把關，特別是化工項目，確保施工的質量能夠滿足工程需求，要求在進行質量監管的過程中必須做到程序化以及規范化。在空分裝置工程項目完成之后，其必須符合國家各項標準、要求，能夠保證項目在使用的過程中達到預期效果，本文針對空分裝置工程質量的控制與管理進行探討。

1 控制好工程設備以及原材料的質量

在現階段進行空分裝置工程項目施工過程中，施工所用設備以及材料的質量，是保障施工質量的重要環節。從現階段的市場情況以及我國實際施工的狀態可知，整個建筑市場有關空分裝置工程項目的產品質量存在著很大的差異，很多設備、材料其質量水平差強人意，甚至有些材料質量達不到規定要求;而另一方面，低價中標導致施工中有分包商為了增加自身收益，會選擇質量相對差的材料進入施工現場，直接導致工程質量出現問題。

1.1 重視質量證明文件的審查

一個產品質量的好壞其主要的證明就是質量證明文件，這是一種材料能否進入到空分裝置工程項目施工的入場券。同時也是現階段施工的化工企業在進行施工技術的把關、產品質量的驗評以及工程竣工驗收的過中最重要的依據，但是現階段由于市場的自由化，有廠家開始進行質量作假，在材料的生產過程中并沒有按照國家的標準來進行生產，如對于鋼材中這一材料，要求其中Cr的含量在18%以上，但有的鋼材并沒有滿足這一要求，進而造成了施工中的安全隱患。

1.2 重視驗貨的材質和尺寸

在對空分裝置工程項目質量的控制過程中，材料本身的材質和尺寸也尤為重要，特別是整個項目施工中的承重材料，如果承重材料在進行材質的選擇過程中出現了問題，會導致項目的施工基礎出現問題。同時不同的材質其自身的使用年限不同，如果材質選擇和設計圖紙不符，整個項目能夠使用的年限也會出現錯誤，這對于施工單位和建筑行業的影響都十分不利。在項目施工的過程中尺寸的選擇也一樣重要，錯誤的尺寸會導致施工過程中出現問題，浪費施工的預算，若施工完成之后才被發現輕則導致項目的使用時間縮短，重則導致整個項目都不能在實際工作中使用，不僅僅是浪費錢財、人力和物力，也會對整個建筑行業帶來危機，讓人們失去對施工單位的信任，為此在施工過程中確保材料和尺寸的準確性十分重要。

2 空分裝置工藝路線選擇

2.1 空分工藝比較

空分氣體分離工藝主要有深冷分離、變壓吸附、膜分離等工藝，化工企業一般對氣體（氧氣、氮氣）純度、用量要求較高，空分裝置宜采用深冷分離工藝路線。深冷分離基本原理：空氣經壓縮、冷卻、凈化后，在利用熱交換把空氣液化為液空;根據液氧和液氮的沸點不同，對液空進行精餾，氧（重組分）在精餾塔底部富集，氮（輕組分）在精餾塔頂部富集，在精餾塔底、頂部分別獲得高純度的氧氣與氮氣。目前空分裝置深冷工藝主要分為內壓縮流程及外壓縮流程：外壓縮流程是空分設備生產低壓氧氣，然后經氧氣壓縮機加壓至所需壓力供給用戶;內壓縮流程取消氧壓機，液氧在冷箱內經液氧泵加壓達到所需壓力供給用戶。

2.2 空分工藝運行比較

2.2.1 主冷凝蒸發器中碳氫化合物

空分設備長時間運行后，主冷凝蒸發器液氧中的碳氫化合物會有不同程度的濃縮、累積，對空分設備的安全運行是一種潛在的威脅。為了防止碳氫化合物的積累，外壓縮流程采用連續排放1%的液氧來降低主冷凝蒸發器中的碳氫化合物的含量;內壓縮流程氧氣產品為冷凝蒸發器中的液氧經液氧泵加壓復熱后所得。本空分裝置建于化工企業，大氣中VOC含量較高，工藝上內壓縮工藝流程可進一步提供高空分設備運行的安全性。

2.2.2 氧氣壓縮機安全性

氧氣是一種助燃物質，壓力越高，溫度越高，爆炸危險性就越大，因此在高溫、高壓下壓縮氧氣危險性較大。內壓縮流程是液氧泵提供壓力，加之低溫泵在低溫運轉，安全系數比外壓縮流程中氧氣壓縮機大大提高。

2.2.3 液體產品率

空分裝置中液體產品（液氧、液氮）占產品的比例對能耗的影響較大。行業中認為8%左右的比例是一個分界點，低于8%一般采用外壓縮流程，若高于8%一般采用內壓縮流程。為提供MTO裝置開車氮氣（需求量為50000m3/h，需求時間36h），該空分裝置擬配套建設1臺3000m3液氮儲罐，宜選用液體產品比例較高的內壓縮流程以補充液氮儲罐蒸發損失或緊急工況使用。

結論：該空分裝置宜選用內壓縮工藝流程。

3 空分設備選型

空分內壓縮流程中，氧氮產品采出比一般介于1：1～1：3，多數空分項目氧氮產品一般按1：2采出。本項目氧氮產品需求比達到1：4，嚴重偏離正常空分裝置產品采出比例。

針對本項目用氣情況，國內某空分設備制造商提出以下方案進行比較（氧氮產品采出比均按1：2.5計）。

方案一：10000m3/h內壓縮空分裝置+15000Nm3/h制氮設備;

方案二：16000m3/h內壓縮空分裝置;

方案三：40000m3/h制氮設備，外掛10000m3/h氧塔。

3.1 設備參數比較

針對上述提出不同空分設備的形式，該空分設備制造商對各方案中壓縮機主要參數及設備投資進行了比較，可知，針對本項目各生產裝置氣體需求（氧氣：10000m3/h，氮氣：40000m3/h），上述3種方案均可滿足生產裝置工藝運行。在空分裝置中，主要運行成本為電耗，方案二壓縮機總軸功率優于其他方案，并且設備投資也較為合理。

3.2 設備操作性比較

在化工企業中，生產工藝裝置平穩、安全運行為重中之重，該空分設備制造商對各方案中設備操作性進行了比較?；どa裝置工藝復雜，生產負荷調整，檢修、停車、開車相對頻繁，用氣波動導致空分裝置負荷波動。特別是生產裝置緊急停車，對氣體管網壓力沖擊很大，致使空分裝置需短時間內調整負荷。針對生產負荷波動性的特點，若氧氣用量不變、氮氣用量波動，方案一需調整制氮裝置負荷，方案三則較難調整制氮裝置運行負荷;若氮氣用量不變、氧氣用量波動，方案一需先調整內壓縮空分裝置負荷，同時根據氮氣產出相應調整制氮裝置負荷，方案三亦較難調整制氮裝置運行負荷;而上述2種工況，方案二中內壓縮空分裝置可改變上、下塔采出，靈活調整負荷，滿足生產裝置工藝使用。

4 結束語

在實際施工的過程中對于空分裝置工程項目來說最重要的就是質量問題。為此需要在施工之前就對其進行分析，并且保證各項環節都符合質量監管要求，要達到在實際工程中的預期質量目標，必須從施工開始做好準備，逐步的去落實在空分裝置工程項目各項質量控制與管理措施，確?？辗盅b置工程項目質量是滿足實際需求的，同時也能滿足國家的相關發展。

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