现代深冷空分技术的发展研究.docx

现代深冷空分技术的发展研究[摘要]从国内、外分别论述了现代深冷空分技术的整体发展趋势。在此基础上结合当前深冷空分技术的发展需要分别探讨了深冷空分生产工艺技术、设备节能两个方面的发展趋势对现代深冷空分设备设计及生产提供一定的借鉴作用。[关键词]深冷空分工艺技术发展中图分类号：TP739文献标识码：A文章编号：1009-914X（2015）19-0284-01空分设备及其生产的产品已经在我国国民经济的各个部门都得到了广泛的应用而且会其他行业设备的正常运行提供所需的氧、氮、氩等空分产品是保证我国国民经济正常运行和发展的支柱。近些年来深冷空分技术从高压到低压经历了持续的发展从当前已经投入到实际生产而且成熟的系统来看国外已经形成了已经形成了生产能力为103660m3/h的成熟系统而国内当前广泛应用的系统为生产能力在50000m3/h的系统。从国内外近些年深冷空分设备设计与制造技术的发展历程来看技术整体呈现为安全、节能两个方向。1、现代深冷空分技术的整体发展趋势当前随着密封技术以及化工生产技术的快速发展设备生产制造的各个行业对氧、氮、氩等需求量迅速增加这使得设计制造的空分设备生产能力越来越大。当前国外的空分设备及技术主要以：巨型化、无氢制氩、内压缩、高纯度、高提取效率、自动化、高可靠度、节能以及长周期运行等特点为主。而国内的空分技术流程整体类似主要采用分子筛前端净化、规整填料塔、全精馏无氢制氩、外压缩或内压缩或氧氮外压缩等。而化工型空分则主要采用了内压缩流程而且生产制造的规模日益加大形成了较大的单机生产容量特点。从当前国内外深冷空分技术的发展特点来看其整体发展趋势为：（1）气体的整体提取效率得到进一步提高。例如传统的空分精馏塔使用了较小板间矩的筛板塔导致气体通过时的阻力较大而且气体的整体提取效率较低。当前大多使用了效率更高的规整填料式空分塔、粗氢塔并且配合使用高传质的塔内件以及液体分布器件使得气体的提取效率得到迅速提高。（2）设备能耗继续下降在将规整填料应用与上塔之后当冷凝蒸发器达到同等温度时与传统的空分设备相比上塔的压降可以达到0.02MaP使得空分系统的空压机能耗下降5%～7%。同时使用膜式换热器取代传统的换热器之后空分系统的空压机排气压力进一步下降使得空压机的轴功功率再次下降3%～4%。另外在低压塔增设冷凝器之后通过其产生冷凝回流液体通过加压之后再回流至高压下塔同样能够获得良好的降耗效果。2、深冷空分生产工艺技术及设备的发展现代深冷空分生产工艺技术能够使得空气的整体液化流程达到40%以上的卡诺循环效率。而之前不能进行商业化生产的试验室技术例如双沸器与混合塔单塔与双塔热泵技术等生产工艺技术与流程等都重新受到了人们的重视并且通过技术改进和优化已经在实际的生产过程中得到了一定程度的应用。例如当前应用的一种新型的制氮设装置能够不利用膨胀机或者液体进行冷量的提供而是通过使用涡流管系统为系统提供所需要的冷量从而使得整个制氮装置的生产工艺和生产设备得到简化设备的投资规模下降而且设备的可靠性得到迅速提高能够保证装置的安全长周期运行。另外近年来发现并开始开发的非深冷空分技术通过与传统的深冷空分技术配合使用能够获得较好的分离效果即所谓的联合生产工艺技术。不但能够获得较优的经济效果而且节能效果明显。随着国内外机械设计与制造技术的发展深冷空分生产过程中用到的空气压缩机性能得到进一步提升。例如当前广泛使用半开后靠式叶片、短轴与单轴单转子的设计方式有效的提高了空压机在极限转速下的运行稳定性和安全性使得空压机的使用寿命显著提高能够达到12万h而且运行过程中的噪声下降至85dB以下。3、现代深冷空分技术的节能发展趋势随着环境保护实际需求以及环保政策的收紧国内外深冷空分设备生产制造业对能耗的控制以及设备使用过程中能源使用效率的提高也成为了当前设备生产设计的一个重要方面。从环保节能的实际需要当前深冷空分技术的发展呈现出了一些新的特点和趋势：全低压、低能耗、铝结构、填料塔、内压缩、全液体、自动化以及长周期等。而从国内外深冷空分技术的横向对比结果来看两者之间的差距正逐步缩小尤其是在节能控制方面国内相关企业生产的系统和设备已经具有较强的国际竞争能力。从深冷空分系统节能的主要技术角度来看其主要方式是通过对充分合理利用能源的角度来设计的。即在生产过程中利用能量转换、回收以及利用等方式来对整个生产系统所消耗的能量进行控制从而实现动态平衡、节能。而对系统控制设备的节能处理则主要采取局部节能方式这主要是通过充分利用当前不断发展的热力学理论以及过程系统的工作技术产业转化成果通过建立起系统中各个部件之间