空分设备性能研究及问题分析

2015-03-25王鹏内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰025350

化工管理 2015年18期

王鹏（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司,内蒙古赤峰 025350）

空分设备是一种以空气为原料的气体分离装置，我国常见的空分设备中，主要利用压缩循环、低温深冻的方式将空气转化转化成液体形态，进而功过精馏手段分理处所需要的氮气、氧气、氦气等。

我国是空分设备生产和使用大国，在计划经济时期就已经形成了相应地规模。现阶段，随着工业发展和科技进步，空分设备也逐渐向种类多样化和技术深度性发展。在这一基础上，工业生产环境对空气分离设备提出了更多的性能要求。

从上世纪九十年代末开始，我国的空分设备发展逐步迈向大型化、高效性、重载化、自动化和环保型等积极领域，在工艺技术上也实现了膜分离、分子筛等多种形式。因此，要确保空分设备的高效运行，除了从管理方面入手，减少故障和人为失误之外，更应该针对当今主流的空分设备设计和运行工艺进行研究，完善空分设备的适应性。

1 空分设备现状分析

空分设备的种类有很多，划分的因素也有很多，简单地可以划分为液体产品空分设备和气体产品空分设备。

随着我国工业技术水平的不断提高，相对应的，作为工业辅助生产装置的空分设备也在提升自身的性能。设备大型化是最显著的特征，同时，另外涉及的两个重要因素也呈现出极端化发展。

首先，空分设备的超高压性能越来越完善，这位大型空分设备的生产提供了良好的空间环境。

其次，伴随着低温深冻技术的发展，空分设备不断地探索超低压生产流程，以扩大空分设备的适应性；其中，以新技术为主要代表的非高压空分设备取得了很大的进步。

从空分设备行业现状来看，主要有以下的趋势：

1.1 空分设备的研发、升级开始重视计算机技术的应用。通过计算技术，完成压力、温度、分子运动等建模技术，有利于现实构建。

1.2 突出核心科技，在关键设备的研发上取得了飞跃性进步。

1.3 整个空分设备中的科技含量有所提高，在自动化、智能化方面实现了高比例进驻。

1.4 创新了原有的工艺结构和流程，加速国内技术与国际技术的接轨；部分设备的精密程度已经超过了轨迹水平。

2 空分设备性能模拟研究

值得说明的是，当前空分设备的多样性表象下，已经形成了稳定的设计思路。空分设备的工作原理主要基于空气成分中的不同沸点、压力、密度反应等因素，在进行空分设备性能的研究时，可以从这些方面入手。

本文在研究空分设备性能的过程中，对不必要的因素和流程进行了简化。

2.1 空分设备物理环境的模拟研究

空分设备的物理环境是指设备所处环境的自然要素，以及设备运转涉及的工作要素。例如，输入物质的构成成分，流体状态以及用户自定义的相关参数等，这些信息根据空分设备的用途不同存在较大的差异。

为了减少不必要的计算，可以先从必要条件入手，这包括：①空气中的集中主要成分（氧气、氮气、氦气）分离目的，事先设定好不同组成部分的沸点、压力值和渗透性等，一般设置的主要是热力学属性；②确立性能研究过程中不同量的变化关系，如压力、温度、摩尔提及等。在研究过程中一般会将空气中的组分属性看作是理想状态，这样可以直接套用公式。而在实际工艺应用中，计算出设备性能产生的偏差即可；③充分考虑生产产品的形态和属性。如利用空分设备生产的目的是得到容易液化的氨气，则应该设定相匹配的压力和温度范围。

2.2 空分设备模拟环境的建立

借助计算机系统建立空分设备研究的模拟环境，其中主要利用的手段有工艺物料流程图和逻辑操作器。

首先，工艺物料流程图可以很清晰、直观地反应出空分设备工艺的运行过程，并由此分析出工艺流程存在的关键点。每一个关键点，对应一个模拟因素，在形成的工艺物料流程图中实现量化，完成对空分设备检测对象的定位。

其次，利用逻辑操作器。逻辑操作器包括循环处理和调解处理两部分，循环处理部分应用在热循环、物流循环部分，而调解处理应用在关键点的数值变化上。两部分相结合，可以实现空分设备独立性运作的误差判断，以及功能优化后的效果观察。