深冷分离技术装置在煤制烯烃中的优化与发展

闫立志(内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古 鄂尔多斯)

深冷分离技术装置在煤制烯烃中的优化与发展

闫立志(内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司，内蒙古 鄂尔多斯)

氧气在我们的日常生产生活中的应用很广泛，是人类赖以生存的必需品。在医疗、化工、冶金和国防等各个方面都占有重要地位。工业化的制氧技术有很多类，本文主要介绍了深冷分离技术在氧气生产中的应用，并介绍了深冷分离技术制取氧气的过程中存在的问题和危险因素，提出了相应的改善防护措施。

深冷分离;氧气生产;应用及危险

1 深冷空气分离技术

(1)工作原理 深冷分离主要是先把空气进行压缩和冷却，使空气液化，空气中氧和氮占到99．04%，因此，可近似地把空气当作氧和氮的混合物。当空气混合物被冷却压缩成液态时，氧、氮可以任意比例混合，构成不同浓度的气体混合物及溶液。利用氮气和氧气的沸点不同，其中在相同大气压下，氧气的沸点是90K，而氮气的沸点比氧气低为77K。将空气经过蒸馏塔，在塔板上方与蒸汽相互接触，进行热量交换，沸点较高的氧气不停的从蒸汽中冷凝成液体，沸点较低的氮气则随着蒸汽的流动，进入到蒸汽中，随着时间的延长，蒸汽中的氮气含量不断升高。这就使得空气中的氧气和氮气分离开来，称之为空气的精馏法，这种方法无论是空气的精馏还是液化都是在低温环境中进行的，因此也称为低温法空气分离。这种方法制取氧气的优点是可以大规模生产，制取的氧气纯度比较高，在大型的制氧厂应用非常广泛。

(2)深冷分离空气技术的特点 ①在生产氧气的过程中，应用到的低温设备及管道都需要放置在保冷箱中，并在其中填充传热系数较低的绝热材料，防止环境中的热量传递进设备及管道内，降低了冷量损失。②低温设备及管道的制作材料，在温度较低的工况条件下要有足够的韧性和和强度，并且在制作加工过程中，对焊接质量和加工性能有较高的要求，大多数情况下选用铜合金或是不锈钢材料。③由于空气并非只有氧气和氮气，还存在着其他高沸点的物质，如二氧化碳，水分子等。由于空气的这种特点，需要在进行低温处理前，利用常规方法将高沸点杂质去除，防止设备内的通道堵塞影响运行。

2 深冷分离空气技术在生产中存在的隐患及问题

任何化工生产过程中都存在或多或少的问题，以及危害操作人员健康的安全隐患，深冷分离技术在生产过程中的问题如下。

(1)空气组分含有的碳氧化合物以及一些有机化合物，随着空气冷却压缩一同进入到空气分离塔内，这些碳化物的存在聚集到一定程度后会影响装置的正常运行，还会影响安全生产，严重时甚至会发生强烈的爆炸。因此需要将空气进行预先清洁处理。

(2)低温液体如果出现漏料的现象时，会对设备基础造成损坏，设备发生倾斜，进而会损坏整体装置的稳定运行，对操作人员的人身健康也会造成危害。因此应当关注设备仪表管件的密闭型，在设计之初应当考虑到设备及管道的热胀冷缩现象。

(3)与液化后的氧气接触过的木材或焦炭等多孔的有机物，一定要妥善处理，若遇到明火或受到一定的冲击力时，就会发生非常强烈的爆炸，对生产及个人会造成不可估量的危害。因此，禁止在冷箱内堆放多孔有机物质。同时将液态氧气排放时，应当选用专门的液氧排放管以及容器，不能直接排放到地沟。

(4)液态氧气经过长时间的弱放电及存放，会发生变化生成深蓝色的臭氧，臭氧在存放过程中，若环境发生改变是非常容易发生爆炸的。

(5)被低温液化后的氧气会长期冲击碳钢板，使得碳钢板破裂，因此将低温液体外排的管道以及接收槽不能选碳钢材质的。

(6)存储低温液体的密闭容器，若容器或管道的密闭性能降低，会有一定量的热量从外界传入，低温液体吸收热量然后气化，压力就会自动升高，很容易导致管道和容器的压力超过额定值使管道变形造成危险。因此，必须在管道和容器内设置可靠的安全装置。

深冷分离空气技术制取氧气的过程中，无论在生产还是储存环节都应当做好防范措施，避免安全事故以及运行事故的发生，降低设备维修停机频率，保证氧气制取过程的安全稳定运行。

3 深冷分离技术的安全稳定运行

通过上述对深冷分离空气制取氧气过程中存在的安全问题的分析，为了保证设备的稳定运行，应当做好以下几点。

(1)加强对深冷分离装置设备的管理，对于生产的设备，必不可少的日常巡检，及时发现危害安全以及稳定运行的因素，在事故发生之前有效的消灭危险源，或是采取有效措施避免，针对不同的危险因素，采取相应的应对措施。建立健全相关的规章制度，对于分离设备一定要定期清理定期维护，保证设备及相关管道等健康运行。长期带病运行是导致事故发生的直接原因，应当早发现早治疗，将危险扼杀在摇篮里。

(2)利用先进的安全保障设备及技术，防止危险事故发生。近些年来，空冷相关的保障技术也在不断的更新升级。新工艺和新装置的运用，大大提升了空冷分离制氧技术的安全性。例如：用分子筛吸附器来取代切换板式或储冷器，有利于清理空气组分中含有的二氧化碳，水分，以及其他碳氧化合物。

4 结语

为了保证深冷分离制取氧气的装置的稳定安全运行，需要注意在运行过程中常出现的危险因素。深冷分离技术也存在着自身的不足，需要在日后不断的研发改进，以期生产出更高纯度氧气。

[1]张淮.浅谈深冷分离技术在氧气安全生产中的应用[J].深冷分离，2013，4(13)：32-34.

[2]肖家立.室内制氧机燃爆事故的直接原因调查报告[J].深冷分离，2013,(4)：42-43.

[3]马大方.氧气与相关气体的安全生产以及使用的技术[J].武汉华中理工大学出版社,2014.