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关 键 词：湖州二手空分制氧厂设备
行 业：化工 化工机械设备 化工反应设备
发布时间：2020-10-27
技术创新助力空分设备大型化
11月8-10日，由中国通用机械工业协会气体分离设备分会主办的“2016国际大型空分装备技术发展论坛”在上海召开，来自空分设备成套制造企业、配套企业、科研院所、空分设备运行企业百余位代表参加论坛，中通协会长黄鹂，气体分离设备分会理事长、杭州制氧机集团有限公司董事长蒋明出席论坛，蒋明致欢迎词并介绍了空分设备行业发展的现状及机遇。论坛由中通协气体分离设备分会秘书长徐建平、开封空分集团有限公司副总经理王忠建主持
空分设备是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、及氩气等惰性气体的设备，广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。
在论坛上，杭州杭氧股份有限公司代表表示，未来大型空分设备的发展趋势是大型化、集群化、模块化、整装化，同时流程组织多元化、设备操作智能化、工程设备一体化和精品化；但在实际运行中，大型空分设备面临大气中浓度过高、气体后备保障能力不足、产气量和用气量不匹配等新问题。
高效节能是空分设备运行的重要经济指标，北京科技大学教授李化治在“对空分高效分子筛的应用及相关设计问题的探讨”报告中指出，鉴于当今环境污染，大气条件恶化对空分的新要求，其高效吸附剂的研制和应用是根本应对的办法，无论是空分旧设备的节能改造及新空分的设计制造，高效分子筛的应用都刻不容缓。
李化治建议，在推进高效分子筛应用的同时，空分设计制造单位能够优化设计，改进纯化设备；吸附剂制造企业继续创新研发出更高效吸附剂，以推动空分纯化技术的升级换代，达到世界先进水平。
论坛期间，围绕大型空分技术发展现状、新型节能型空分设备、空分设备节能改造、配套机组节能技术、空分设备安全运营等展开了深入研讨，共13个专题报告；黄鹂、李化治和气体分离设备分会技术委员会主任朱朔元等专家围绕论坛主题及目前空分设备行业现状同与会代表展开了对话交流；与会代表还参观了2016第八届中国（上海）国际流体机械展览会。
空气分离三种技术方法:吸附法、膜分离法及低温法。
空气分离三种技术方法:吸附法、膜分离法及低温法。
吸附法:利用分子筛对不同分子的选择吸附性能来达到终分离目的，该技术流程简单，操作方便，运行成本低，但获得高纯度产品较为困难，而且装置容量有限，所以该技术有其局限的应用范围。
膜分离法:利用膜渗透技术，利用氧、氮通过膜的速率的不同，实现两种组分的粗分离。这种方法装置更为简单，操作方便，投资小但产品只能达到28% --35%的富氧空气，且规模只宜中小型化，只适用于富氧燃烧及医疗保健领域应用。
低温法:利用空气中各组分沸点的不同，通过一系列的工艺过程，将空气液化，并通过精馏来达到不同组分分离的方法。这种方法较前两种方法可实现空气组分的全分离、产品精纯化、装置大型化、状态双元化(液态及气态)，故在生产装置工业化方面占据主导地位。和传统的分离相比，这些气体的分离需在100K以下的低温环境下才能实现，所以称之为低温法(或深冷法)。
目前工业应用为广泛的就是低温空气分离技术。
折叠编辑本段基本原理
空气压缩、空气净化、换热、制冷与精馏是空分的五个主要环节。
折叠编辑本段设备组成
低温法分离空气设备均由以下四大部分组成:空气压缩、膨胀制冷;空气中水分、杂质等净除;空气通过换热冷却、液化;空气精馏、分离;低温产品的冷量回收及压缩。各部分实现的方式和采用的设备不同，组成不同的流程。
折叠编辑本段流程
(1)根据制冷方式分类
1)按工作压力分为高压流程、中压流程和低压流程。高压流程的工作压力高达10.0~20.0MPa，制冷量全靠节流效应，不需膨胀机，操作简单，只适用于小型制氧机或机。中压流程的工作压力在1.0~5.0MPa，对于小型空分装置由于单位冷损大，需要有较大的单位制冷量来平衡，所以要求工作压力较高，此时，制冷量主要靠膨胀机，但是节流效应制冷量也占较大的比例。低压流程的工作压力接近下塔压力，它是目前应用广的流程，该装置具有低的单位能耗;
2)按膨胀机的型式分为活塞式、透平式和增压透平式。活塞式膨胀量小，效率低，只用于一部分旧式小型装置。透平式由于效率高，得到广泛的应用。对低压空分装置，由于膨胀后的空气进入上塔参与精馏，希望在满足制冷量要求的情况下膨胀量尽可能地小，以提高精馏分离效果。增压透平是利用膨胀机的输出功，带动增压机压缩来自空压机的膨胀空气，进一步提高压力后再供膨胀机膨胀，以增大单位制冷量，减少膨胀量。这在新的低压空分流程中得到越来越广泛的应用;
3)按膨胀气体分为空气膨胀流程和氮膨胀流程。膨胀后空气进上塔会影响精馏;膨胀使主冷中氮的冷凝量减少，即进入上塔的回流液减少，同样对上塔精馏有影响，二者各有优缺点。
(2)按净化方式分类
1)冻结法净除水分和CO2。空气在冷却过程中，水分和CO2在换热器通道内析出、冻结;经一定时间后将通道切换，由返流污体将冻结的杂质带走。根据换热器的型式不同，又分为蓄冷器和板翅式切换式换热器。这种方式切换动作频繁，启动操作较为复杂，技术要求高，运转周期为1年左右;
2)分子筛吸附净化流程。空气在进入主换热器前，已由吸附器将杂质净除干净。吸附器的切换周期长，使操作大大简化，纯氮产品量不再受返流气量要求的限制，运转周期可达两年或两年以上，目前受到越来越广泛的应用。
(3)按分离方式分类
低温法分离空气是靠精馏塔内的精馏过程。
1)根据产品的品种分为生产单高产品、双高产品、同时提取氩产品或全提取稀有气体等流程;
2)根据精馏设备分为筛板塔和规整填料塔等。
(4)按产品的压缩方式分类
可分为分离装置外压缩和装置内压缩两类。装置外压缩是单独设置产品气体压缩机，对装置的工作没直接影响。装置内压缩是用泵压缩液态产品，再经复热、气化后送至装置外。相对来说内压缩较为安全，但是，液体泵是否正常将直接影响到装置的运转。
折叠编辑本段设备特点
利用深冷法制氧，首先要将空气液化，再根据氧、氮沸点不同将它们分离开来。空气液化必须将温度降到-140.6℃以下。一般空气分离是在-172~-194℃的温度范围进行的。用深冷法制氧的设备具有以下特点:
1)低温换热器、精馏塔等低温容器及管道置于保冷箱内，并充填有热导率低的绝热材料，防止从周围传入热量，减少冷损，否则设备无法运行;
2)用于制造低温设备的材料，要求在低温下有足够的强度和韧性，以及有良好的焊接、加工性能。常用铝合金、铜合金、不锈钢等材料;
3)空气中高沸点的杂质，例如水分、等，应在常温时预先清除。否则会堵塞设备内的通道，使装置无法工作;
4)空气中的和碳化合物进入空分塔内，积聚到一定程度，会影响安全运行，甚至发生爆炸事故。因此，必须设置净化设备将其清除;
5)贮存低温液体的密闭容器，当外界有热量传入时，会有部分低温液体吸热而气化，压力会自动升高。为防止超压，必须设置可靠的安全装置;
6)低温液体漏入基础，会将基础冻裂，设备倾斜。因此必须保证设备、管道和阀门的密封性，要考虑热胀冷缩可能产生的应力和变形;
7)被液氧浸渍过的木材、焦炭等多孔有机物质，当接触火源或给以一定的冲击力时，会发生激烈的燃爆。因此，冷箱内不允许有多孔性的有机物质。对液氧的排放，应预先考虑有专门的液氧排放管路和容器，不能走地沟;
8)低温液体长期冲击碳素钢板，会使钢板脆裂。因此，排放低温液体的管道及排放槽不能采用碳素钢制品;
9)、氩气是窒息性气体，其液体排放管应引至室外。气体排放管应有一定的排放高度，排放口不能朝向平台楼梯;
10)氧气是强烈的助燃剂，其排放管不能直接排在不通风的厂房内。
在h-x图上，当xN2=0.xN1=1时，饱和蒸汽线和饱和液体线之间的距离，分别为液氧的汽化潜热RO2和的汽化潜热rN2。当压力改变时，因为各组分的饱和蒸汽和饱和液体的热焓随压力而变化，所以饱和蒸汽线和饱和液体线的位置就不同，压力越高，这两条曲线越向上移。H-x图的用途很广，除用来作精馏计算外，还可以用该图求得氧氮混合物的潜热、液体节流后的汽化率及汽液相浓度。
空分行业制氧设备大型化趋势明显
从我国空分设备大型化、气体外包化的发展趋势明显，近两年来，国内空分气体市场从小到大，发展迅速，超大规模、大规模空分设备技术的不断发展，以及下游需求领域工业气体外包市场不断完善，为我国空分行业创造了新的发展空间。
变压吸附空气分离制氧技术发展过程
变压吸附空分制氧工艺是二十世纪七十年代初由美国联碳公司和德国AG公司先后开发成功，并开始在日本应用于污泥曝气处理和炼钢。1975年，美国空气与化学品公司（APCI）开发成功真空解吸流程的变压吸附制氧工艺（VSA或VPSA），使氧氮分离效率提高并降低了制氧能耗。因此，变压吸附制氧工艺根据解吸方式的不同可以分为两类：PSA工艺，即在较高压力下吸附、在常压下解吸的工艺；VSA或VPSA工艺，即在常压或略高于常压下吸附、抽真空解吸的工艺。在同等制氧规模下，PSA工艺比VSA（或VPSA）工艺设备简单、投资少，但PSA工艺制氧能耗比VSA（或VPSA）工艺高。在产氧规模较小时，投资占主导地位，PSA工艺较为合适，而在产氧规模较大时，电耗导致的运行费用更加重要，采用VSA或VPSA工艺更为经济。
纵观二十多年来变压吸附空分制氧技术的发展，可以说始终围绕两个重点在做文章：一是新吸附剂的开发利用，二是工艺流程的改进和完善。新型吸附剂的应用和工艺流程的不断改进，使得变压吸附空分制氧装置的性能指标不断提高、装置规模越来越大，目前在规模为6000～10000Nm3/h以下的大多数用氧场合，变压吸附制氧装置因具有能耗低、投资少、操作灵活的优势，比采用深冷工艺的制氧装置更为经济适用，竞争力日渐增强，因而促使深冷空分工艺也不断改进，形成两者互相促进、竞相发展的局面。
吸附剂的性能对变压吸附制氧装置至关重要，其性能水平决定了变压吸附制氧装置可达到的性能极限，变压吸附制氧技术的每一次较大发展也总是与新吸附剂的应用相关联。
这里所说的吸附剂是指制氧装置中用于氮氧分离的主吸附剂，其吸附优先于氧气。早期用于VSA制氧装置的吸附剂为NaX型沸石（至今为止，在PSA装置中仍使用NaX型沸石），之后CaA型沸石成为常使用的VSA-O2的主吸附剂（国内直到目前仍有一些变压吸附制氧设备制造商在使用CaA型沸石），其后改进的吸附剂品种是CaX型沸石，而近年来在VSA制氧工艺中，LiX型沸石由于性能优异，得到越来越多的应用。
