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大型煤化工空分装置工艺流程的选择
内蒙古石油4L.r-2010年第6期
大型煤化工空分装置工艺流程的选择
周志丹
(徐州矿务集团有限公司煤化工筹建项目部,陕西宝鸡721006)
摘要:比较空分装置的四种工艺流程,选择适合大型煤化工所需空分装置的工艺流程.
关键词:煤化工;空分装置;工艺流程
中图分类号:TQ531.6文献标识码:A文章编号:1006--7981(2O1O)06一o044—02
随着大型煤化工的发展,其所需空分装置的规
模也趋向大型化,若要使空分装置实现安全,稳定运
行,就要对空分装置的工艺流程进行合理的选择.
1空分装置工艺流程介绍
从空气中分离出氧的方法有以下四种:摩尔托
克斯法(Moltox),变压吸附法,薄膜渗透法,低温精
馏法,所以空分装置对应的工艺流程亦有四种.
1.1摩尔托克斯工艺(Moltox)
Moltox的主要原理是除去H.O和CO2的压缩
空气,进入吸附器与熔融的钠和钾硝酸盐和亚硝酸
盐接触,氧被吸收,解吸后得到氧.
此工艺由于应用较少,在此不做具体介绍.
1.2变压吸附工艺
1.2.1原理
变压吸附(PSA)工艺是以空气为原料,以分子
筛为吸附剂,在一定的压力下,利用空气中氧,氮分
子在不同分子筛表面的吸附量的差异,在一定时间
内氮(氧)在吸附相富集,氧(氮)在气体相富集,实
现氧,氮分离;而卸压后分子筛吸附剂解析再生,循
环使用.目前变压吸附制气工艺采用双吸附塔,通过
顺序控制系统,两塔交替循环吸附,解吸,从而得到
连续的氧,氮产品.
1.2.2工艺流程
空气经空压机压缩,通过净化系统清除有害杂
质后,进入双系列吸附塔;在吸附塔内,填装的不同
种类的吸附剂有针对性地吸附氧(氮)分子,从而使
未被吸附的氮(氧)气富集,分离出的氮(氧)产品
经过滤器除去固体杂质颗粒,进入产品气体缓冲罐
外供.双系列吸附塔,当一组进行吸附工作时,另一
组进行降压解吸,释放出吸附剂中吸附的气体以备
用.双系列吸附塔交替工作,可实现连续供气.
通过改变吸附剂和吸附压力,可获得不同质量
等级的氧氮产品.
1.2.3特点
此工艺不必将空气冷却至低温,设备简单,可
以实现自动化,但氧气纯度只有90左右.
1.3薄膜渗透工艺(膜分离工艺)
1.3.1原理
膜分离工艺是应用扩散原理.用一种很薄的有
机膜,空气中的氧氮经过有机膜时其渗透能力差
别,而使氧氮分离.
1.3.2工艺流程
空气经空压机压缩,通过净化系统清除有害杂
质后,进入膜分离器,在膜分离器中,压缩空气在膜
两侧压力差作用下,渗透速率相对快的氧气透过膜
后,在膜的渗透被富集,引出后入氧气产品罐;而渗
透速率相对慢的氮气被滞留在膜的滞留,被富集进
入氮气产品罐.而达到空气分离的目的.通过选择
不同的透析膜,可获得不同质量的氧,氮产品.
1.3.3特点
使用这种工艺的设备最简单,但分离得到的氧
气纯度只有45%.只适用于炼铁,锅炉中燃烧,养鱼,
污水处理等.
1.4低温精馏工艺
收稿日期:20o9—12—25
作者简介:周志丹(1982一),男,毕业于黑龙江科技学院,现就职于徐州矿务集团有限公司煤化工筹建项目部,助理工程
师.
2010年第6期周志丹大型煤化工空分装置工艺流程的选择45
1.4.1原理
低温精馏工艺是传统的低温深冷技术分离工
艺,利用液体空气蒸发时氧和氮沸点差别,使氧,氮
分离.具体原理是在高压低温下将空气液化,根据空
气中氧,氮成分的沸点不同,在精馏塔中,经过精馏
传质传热,分离液态空气中的氧,氮成分,从而分离
出氧氮产品.
1.4.2工艺流程
压缩空气经分子筛吸附空气中的碳氢化合物,
经板翅式换热器换热,通过膨胀机制冷,液化空气在
精馏塔中精馏,分离氧,氮,氩产品的典型的低温精
馏工艺流程.根据氧,氮产品的压缩环节不同低温精
馏工艺又分为外压缩流程和内压缩流程.
外压缩流程就是空分设备生产低压氧气,然后
经氧压机加压至所需压力(≤3.0MPaG)供给用户.
内压缩流程就是取消氧压机,直接从空分装置
冷箱内生产出中高压(≥3.0MPaG)氧气供给用户.
该流程与外压缩流程的主要区别在于,产品氧的供
氧压力是由液氧在冷箱内经液氧泵加压达到,液氧
在高压板翅式换热器与高压空气进行热交换从而汽
化复热.
1.4.3特点
低温精馏工艺产品纯度氧在99.2以上,氮纯
度可达99.999/5~99.999,可同时生产稀有气.内
压缩流程使用液氧泵内压缩后,可防止烃类在冷凝
蒸发器内聚集,因此安全性更好,装置也更可靠.
2大型煤化工空分装置工艺流程的选择
2.1大型煤化工空分装置的特点
大型煤化工所需的氧气纯度高,压力大且使用
量大,这也决定了其空分装置的规模及产品规格.例
如一规模为60万吨/年的甲醇装置,要求使用氧气
的纯度为99.6,压力为8.5MPa(
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