现代空分装置在煤化工领域的应用

现代空分装置在煤化工领域的应用

金刚

济南杭气体有限公司山东 济南 山东 济南 271100

摘要：本文首先简要阐述了煤基化工生产系统中空分装置的应用情况，进而分别从流化床技术、气流床技术、固定床间歇气化技术几个方面分析现代空分装置在气化装置设备的具体应用情况，旨在充分借助空分装置的应用优势，推动煤化工行业的高质量可持续发展。

关键词：现代空分装置；煤化工领域；煤制油生产系统

引言：伴随着现代信息技术的应用和普及，社会生活出现了方方面面的变化，煤化工行业也开始进入快速发展时期。空分装置作为一种应用较为广泛的设备类别，无论是产能，还是规模都处于不断增强状态。我国煤炭资源丰富，加大煤炭资源的利用和开发，也能够在一定程度上保障国家能源安全。

1. 现代空分装置在不同的煤化工生产系统

1. 煤制油生产系统

在煤化工行业不断发展的今天，空分装置的应用范围更加广泛，应用功能更加全面，不仅能够将其应用于各种型号气化炉氧气，还可以实现不同装置、不同生产系统工业气体的综合使用。对于煤制油生产系统，整个系统装置不仅包含油品合成装置、空分装置，而且还会应用到尾气制氢装置、产品加工装置、煤气化装置。对于处于界区外的原料煤，能够将其一同放置到煤气化装置当中，促使原料煤能够和空分装置中的氧气进行充分反应，最终制备形成粗合成气。完成上述处理工序后，便能够将产物直接运送到一氧化碳变换装置，合理调节一氧化碳和氢气的成分配比，经过一系列操作，最终生产制备形成成品油^[1]。需要注意的是，对于煤制油生产系统，应用到的空分装置则为三个装置共同形成，借助硫回收装置、煤气化装置、尾气制氢装置的共同作用，实现氧气供给，与此同时，借助煤气化装置实现氮气供给。

2. 煤制气生产系统

在我国，煤炭资源丰富、煤炭能源消耗也相对较大，为了强化煤炭资源的重视程度，通过应用现代空分装置，能够起到良好的应用效果。对于煤制气生产系统，整个系统装置不仅包含低压蒸汽吸收式制冷装置、空分装置，而且还会应用到原油和耐硫转化装置、煤气化装置。事实上，对于空气分离装置，整个工艺生产流程将会应用到大量气体，而氮气将会直接应用到低温甲醇洗的工艺生产流程，能够促使整个工艺生产更加稳定和顺利，也能够切实推动煤化工行业的建设和发展。

3. 煤制烯烃生产系统

现代空分装置还可以直接应用于煤制烯烃生产系统中。对于煤制烯烃生产系统，将会涉及到多个工业生产工艺，不仅将会应用空分装置、甲醇合成装置，而且还会涉及到MTO装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置，而在实际生产工作中，借助空气分离设备，促使高压氧气能够借助设备实现分离作用，将其与空气分离设备中的高压氧气共同作用，从而在气化炉进行充分反应，反应温度设置为1350℃到1400℃范围内^[2]。当分离处理完成后，则将其直接输送到甲醇合成系统，相继展开脱硫醇化和合成等多个环节，借助甲醇合成气压缩机，便可以实现空气压缩的效用。需要注意的是，在整个工艺处理过程中，煤制烯烃生产系统的主要生产作业则是通过聚合反应形成，基于聚丙烯装置和聚乙烯装置，便能够实现丙烯、乙烯的制备。

4. 合成氨系统

通常而言，对于合成氨系统，不仅包含空分装置、合成装置，而且还有净化装置、合成气装置，在氨气合成中，现代空分装置始终发挥着重要作用，基于现代空分装置，大量气体流向气化炉，从而实现高压氧的排放工作。现代空分装置在合成氨系统不同于其他的煤化工生产，无论是液氮组成，还是氮气作用都存在诸多差别。一方面，现代空分装置在合成氨系统中，液氮则主要位处于疏导液氮洗装置，之后便需要进行合成气体的精制、净化、逆向换热冷却等一系列步骤。对于处于氮洗塔中的原材料气体，则会在液氮清洗作用下，促使甲烷、一氧化碳等气体能够实现溶解。另一方面，对于处于输入合成装置的氮气，能够和原材料气体共同作用，从而制备形成氨气。需要注意的是，对于净化装置，如果使用聚乙二醇甲醚技术，则可以相应添加氮气，从而完成 NHD 溶液的制备工作，切实减少氮气消耗。

二、现代空分装置在气化装置设备的应用情况

1. 流化床技术

流化床技术是一种开发较早的技术类别，有着较长的研发时间。但是自从工业化示范装置开始广泛应用后，产生化生产情况便越来越少，企业装置使用情况也较少。之所以造成流化床技术的应用局限，主要是流化床技术中的放大技术水平有限，难以达成煤化工行业发展要求。

2. 气流床技术

1.航天炉粉煤加压气化技术

气流床技术类别多样、功能多样，不仅包括航天路粉煤加压化技术，而且还有德士古水煤浆气化技术，现如今，各个高校研究所也都在不断加大技术研究力度，探求更加高效能的技术类别。其中，对于航天炉粉煤加压气化技术，则是近年来应用较为广泛的技术类别，但是应用范围十分有限，只能适用于那些适应性较强的原料煤。当装置试烧完成后，煤粉力度将会直接影响到煤炭转化率，而煤粉含水量也会直接影响到粉煤加压输送单元的输送效率。如果原料煤自身的适应性不强，航天炉燃烧室将难以形成可靠的保护渣层。而且，应用航天路粉煤加压化技术还可以优化智能监控，提高设备使用的安全性。航天路粉煤加压化技术不同于其他的技术类别，能够直接使用高清晰度的摄像头完成航天炉燃烧情况的监控，工作人员也可以直接借助监控情况作出应对措施。

2.德士古水煤浆气化技术

对于德士古水煤浆气化技术，则是基于汽油化技术原理研发形成，具体应用时，需要先将煤磨成水煤浆，相应加入添加剂、助溶剂，提高煤浆浓度、粘度，进而将其放置到气化炉进行氧化燃烧，气化温度需要控制在1300℃到1400℃范围内。

3. 荷兰壳牌粉煤加压气化技术

荷兰壳牌粉煤加压气化技术是由壳牌公司开发形成的技术类别，整个技术施工碳转化率较高，最高能够达到99%，其中包含一氧化碳和氢气在内的有效气体含量超过90%。而且还可以实现液体排渣的作用，荷兰壳牌粉煤加压气化技术将会应用到水冷壁气化炉，使用周期长、应用效果好。现如今，国内诸多化工企业也都纷纷采用荷兰壳牌粉煤加压气化技术。

4.华东理工大学多喷嘴水煤浆加压气化技术

多喷嘴水煤浆加压气化技术则是由华东理工大学研发形成，整个生产工艺将纯氧、水煤浆作为工艺生产原料，从而在炉中形成撞击流，切实强化热质传递过程，促使炉内能够预留出足够的流通空间，全面强化技术应用效果，无论是碳转化率，还是有效气体成分都较高。

由此可见，现代空分装置在煤化工行业领域的应用范围十分广泛，对于不同的装置设备，最终的应用效果也会出现诸多差异。

3. 固定床间歇气化技术

通常而言，对于固定床间歇气化技术，无论是气化率，还是单炉产气量都较少，在技术应用的同时，也很容易对外界环境造成污染和破坏，使得固定床间歇气化技术也开始慢慢被淘汰，使用率较低。

结论：综上所述，对现代空分装置在煤化工领域的应用情况展开分析具有至关重要的意义。现代空分装置应用范围广泛、应用效果较好，为了更好地应对行业发展需求，则需要不断加强煤化工空分装置的研究，切实推动煤化工行业的高质量可持续发展。

参考文献：

[1]张小双,姚雅诺.空分装置工艺路线选择及设备选型[J].化工管理,2021(21):107-108.

[2]毛大军.提升空分装置压缩机组控制系统稳定性的总结[J].中氮肥,2021(03):77-80.