大型煤化工空分技术与设备发展探究
空分设备在煤化工中的应用 周屹峰
空分设备在煤化工中的应用周屹峰摘要：煤炭是当前世界的重要能源，我国煤炭蕴藏丰富，应用广泛，煤气化、煤液化等相对于直接燃烧煤炭能够提供更为清洁的能源，在其中空分设备起着重要的作用，其能够提供煤气化、液化过程中所需要的氧气、氮气等气体，从而保障整个工艺的顺利进行。
文章介绍了煤化工技术并对空分设备进行了阐述，并重点介绍了空分设备在煤化工行业中的应用。
关键词：空分设备；煤化工行业；应用途径空分设备在煤化工领域中的应用十分普遍，其不但能够通过物理、化学的技术方法实现气体的快速分离，同时也可以为工业流程提供所需要的各种原料气体，完成一些精密的化学成品的制备。
随着近些年来我国化工行业的平稳快速发展，其对于空分设备的技术水平要求也在不断提升。
为了进一步阐述空分设备在煤化工领域中的应用效果，现就煤化工领域技术发展的现状简要分析如下。
一、煤化工领域技术发展现状1、煤化工联产在煤化工领域当中，煤化工联产可以说是现阶段重要的发展方向之一。
其基本构建原则就是通过不同的技术途径对技术进行整合，实现优势上的相互补充，可以实现工艺的集成优化，从而实现资源、能源等多个方面的协调，以此来降低工程投资总额，提升成本控制水平，同时也可以减少生产的成本、周期，提升污染物的控制排放能力，更好的完善自身的发展。
在这一些详细的生产环节中也会有煤化工联产技术的身影，这些技术可以在很大程度上实现多点发展，也不容易由于某个技术问题导致整个项目陷入瘫痪。
采用煤气化为基础的多联产系统是最为先进的联产系统之一，其特征在于多点同时推进，选择煤、石油等作为气化原材料，通过合成液体燃料或者合成一些特殊化工产品的方式来进行优化、使用。
通过多种产品的优化与协调发展，可以在相对较少的投资周期、成本条件下就获得多种副产品，有效提升了投资建设的效率，降低了云溪维护成本，更是实现了多联产系统的集成化，这不单是目前煤化工领域技术革新的主要目标，同样也是合成模拟软件、提升企业工作效率的关键技术构成要素。
大型空分装置在煤化工中的应用与发展
向， 国际上 在空分 领域领 先且 占据 主导地 位 的供应 商均有大型 的空 分装置 ， Ｐ Ｉ ４套 １００ ０ｍ ／ ＡＣ有 ０ ０ ｈ （ 态） 标 以上 的空分装置 在运行 ； 空气 产 品公 司 的单 套空分装置 最大设 计 、 造 能力 已达 １０００ ｍ ／ 制 ５ ０ ３ｈ （ 标态 ） 目前 该 公 司 在 运 行 的 最 大 生 产 装 置 为 ， １００ ０ Ｉ ／ （ 态 ） 法 液 空在 运 行 空分 装 置 的 １ ０ Ｉ ｈ 标 Ｔ 。 ；
装 置大 型化 是煤 化 工行 业发 展 的一个 显 著特 点 。随着 煤 化工 装 置 规 模 的不 断 扩 大 ， 气 化 对 煤 氧气 的需 求 量 不 断 增 大 。无 论 采 用 固定 床 、 化 流
床 还 是气 流 床气 化技 术 ， 为获 得理 想 的碳转 化率 ，
８
第３ ８卷
均需 要 大 量 的 氧 气 。典 型 气 化 技 术 的氧 煤 比见 表 １不 同产 品 规模 的 煤 化 工 装 置 采 用 典 型 煤 气 ，
化 技术 的氧耗 量见 表 ２ 。
表 １ 典型气化技术 的氧煤 比／ ・ ｇ （ ｋ ）
煤 气 化技 术
ＢＧＬ ＨＴ Ｗ Ｕ— ｓ Ｇａ ＫＲＷ ＫＢ Ｒ
最 大规模 为 １０００Ｉ ／ （ 态 ） 林 德公 司单套 ２ ０ Ｉ ｈ 标 Ｔ ；
空分 装 置 的 最 大 能 力 为 １ ０ ０ ０ ｍ ／ 标 态 ） １ ０ ｈ（ 。
ｋ中压 Ｎ ， 压 １Ｎ ， 压 ２Ｎ ， 氮 ， 氮 ）各 ：低 低 ：液 污 ， 产 品需求 量变 化范 围 大 ， 大超 过 １０ ， 对 氮 最 ５％ 这
空分设备在煤化工中的应用
空分设备在煤化工中的应用摘要：近年来，随着"十一五"规划和"油改煤"等国家能源战略的不断实施,新型煤化工得到了快速发展，基于此本就探讨了空分设备在煤化工中的应用。
关键词：空分设备；煤化工；煤气化；煤液化；应用我国的工业发展在逐步增速，而作为曾经是工业龙头代表的煤化工也不甘落后持续发力继续引领着我国的工业领域。
我国的能源消耗结构中煤炭资源的消耗占所有能源消耗的70%左右，如此之大的消耗比重造成我国的煤化工行业一直是我国的工业的发动机。
煤化工行业随着我国工业的进步也在逐步扩大的规模而在这样的前提下，在煤化工行业内应用最为广泛的空分设备也在被更加广泛的应用。
空分设备在煤化工行业的内的应用越来越广泛就使得越来越多的目光为之聚焦。
近年来对于空分设备在煤化工的应用一直是一个较为热门的话题。
1.煤化工技术分析1.1大型先进煤气化煤气化是发展新型煤化工的重要单元技术。
煤气化工艺可分为移动床(固定床)、流化床、气流床和熔融床四种，有鲁奇(Lu呼)气化、德士古(Texaco)气化、谢尔(Shell)气化和流化床气化技术。
国内大型先进煤气化技术与国外相比虽有一定差距，但近年来加快了开发速度。
“十五”期间，分别对具有自主知识产权的多喷嘴水煤浆气化、干煤粉气流床气化技术进行工业示范开发和放大研究。
1.2煤液化煤液化分为煤的直接液化和间接液化。
煤直接液化是煤化工领域的高新技术。
该技术将煤制成油煤浆，在450℃左右和10-30MPa压力下催化加氢，获得液化油，并进一步加工成汽油、柴油及其它化工产品。
该技术的开发始于20世纪20年代，30--40年代曾在德国实现工业化;70年代国外又进行新工艺、新技术开发，2000年后开发工作基本结束，但没有大规模工业化应用实例。
国内神华集团正在引进国外核心技术建设示范工厂;国内有关研发机构跟踪研究已有20多年，目前正在开发具有自主知识产权的煤炭直接液化新工艺以及专用高效催化剂等关键技术。
大型空分装置在煤化工中的应用与发展
大型空分装置在煤化工中的应用与发展随着人们对环境保护和可持续发展意识的增强，煤化工行业的发展也面临着巨大的挑战。
大型空分装置作为常见的装置之一，在煤化工中有着广泛的应用与发展。
首先，大型空分装置在煤化工中主要用于气体分离和纯化。
空分装置可以将煤炭气化的产物（包括一氧化碳、二氧化碳、氮气等）进行高效分离和纯化，得到纯净的气体产品。
这些纯净气体可以用于合成气、氢气等工艺的煤化工生产过程中，提高生产效率和产品质量。
其次，大型空分装置还可以用于制取液态氧、液态氮和液态氩等工艺气体。
这些制品气体在煤化工生产过程中有着重要的应用。
液态氧可以用于燃烧炉的燃烧和煤化工催化剂的再生等；液态氮可以用于气体净化、反应器的氮气充填等；液态氩则可以用于电子工业、金属加工等领域。
此外，随着煤化工行业的高效低碳转型，大型空分装置在煤化工中的应用与发展也面临着新的挑战与机遇。
一方面，空分装置需要不断改进技术，提高分离效率，减少能耗和排放，满足煤化工行业对节能减排的要求。
另一方面，空分装置也可以通过与其他装置的结合利用，实现资源的循环利用。
例如，联合利用空分装置和煤制气技术，将煤转化为洁净燃料气，同时产生纯净的气体产品；联合利用空分装置和化工装置，将煤化工废气进行分离和纯化，实现废气的资源化利用。
最后，大型空分装置在煤化工中的发展将受益于技术创新和政策支持。
随着新材料、新工艺和新设备的不断引入，空分装置的效率和可靠性将得到进一步提高。
同时，政府也在加大对煤化工行业的支持力度，通过减税、补贴和配套政策等方式，促进大型空分装置在煤化工中的应用与发展。
总之，大型空分装置在煤化工中的应用与发展具有广阔的前景。
通过提高气体分离和纯化效率，制取液态氧、液态氮和液态氩等工艺气体，实现节能减排和资源循环利用，大型空分装置将为煤化工带来更加可持续的发展。
大型空分设备在煤化工中的应用研究
我国空分设备的发展是从20世纪50年代开始，1953年，哈尔滨第一机械厂成功制造出第一台空分设备。
在空分设备60多年的发展历史中，主要分为仿制、引进技术、自主研发、快速发展四个阶段，到目前为止，空分技术已经发展到第六代空分设备装置，空分设备的研发为我国工业发展做出了巨大的贡献。
一、大型空分设备在煤化工中的发展现状大型空分设备在煤化工中主要是运用空分技术来帮助煤化工企业工作的一项设备。
空分技术就是分离空气，主要是将空气中的氧气和氮气进行分离，并提取氩气、氦气等稀有气体。
在煤化工企业的工作当中，氮气十分重要，是进行吹扫、爆破以及其气密等一系列工作的主要气体，没有氮气，煤化工企业将无法进行正常工作，氧气则是作为原料或气化剂的存在。
我国目前煤化工企业的大型空分设备主要有三种技术，即低温蒸馏技术、变压吸附技术和薄膜渗透技术。
随着我国科学技术的不断提高，我国煤化工行业的空分技术也有了很大的提高，但与国际上的先进空分技术相比，我国的空分技术还存在很多不足之处，还有很大的进步空间。
大型空分设备的空分技术对煤化工企业的发展来说非常关键，因此，加大对空分技术的创新与突破在目前来看非常重要。
二、大型空分设备在煤化工中的应用技术1.低温蒸馏技术低温蒸馏技术是分离氮和氧液体的技术，主要是依据氮和氧液体的气化温度不同将其分离。
在分离的过程当中首先将空气液化成液体，再通过蒸馏法实现氮和氧的分离，在煤化工企业中被广泛应用。
在使用这一技术时要注意能源的消耗问题，尽量降低液体的沸点，并在较低温度下进行分离。
2.变压吸附技术吸附技术按照其使用物质的性质不同可以分为化学吸附、物理吸附、活性吸附以及毛细管凝缩。
变压吸附技术分离气体的过程当中，主要运用物理吸附，其吸附没有化学反应，吸附过程也相对快速。
主要原理是在特定的压力下，利用氧分子和氮分子表面的分子筛能力不同进行分离。
变压吸附技术可以直接把新鲜空气作为原料，在氮氧分离完成以后，使用泄压的方式将分子筛复原再生，可循环使用。
试论大型煤化工型空分设备及其自动控制技术
试论大型煤化工型空分设备及其自动控制技术摘要：自动化控制系统作为整套空分设备的重要组成部分，与空分设备流程不同，其控制特点也不同。
大型煤化工型空分设备的流程控制特点，分析空压机、增压机、汽轮机三大机组的控制技术、高压氧气阀门的应用技术、高压液氧泵和相关阀门的控制技术以及机组相互关联控制技术。
关键词：大型煤化工型空分设备；控制技术前言在煤化工生产中，空分设备是不可或缺的重要组成部分之一，它的运行稳定与否直接关系到煤化工产品的质量和生产能效。
为进一步提升空分设备的运行安全性和可靠性，可将自动化控制技术合理应用到空分设备当中。
借此，本文就大型煤化工空分设备及其自动化控制技术展开论述。
1、空分设备中的IT CC控制技术在煤化工生产过程中，蒸汽通常采用的都是自产方式，一台汽轮机可拖动空压机组、增压循环压缩机组。
ITCC又被称之为CCS压缩机组综合控制技术，具体是指采用独立于DCS系统的CCS系统对汽轮机、空压机和增压机进行自动化控制。
在这种控制方式下，控制系统中所有与自动化控制功能有关的器件全部通过TUVAK6级安全认证，主要包括内部总线、I/O接口、主处理器、容错装置、系统电源等等。
CCS将自动化控制与连锁保护进行了集成，从而使两者形成了一个有机整体，具体的控制功能有机组负荷自动调节、防喘振控制、汽轮机调速、回路控制以及程序控制等等。
借助CCS系统的操作站，可对机组中相关的单元设备进行远程启停，同时还能进行监控和报警，不仅如此，利用工业以太网，还能实现与DCS系统之间的数据通信，由此使得整个控制过程更加有效。
2、空分设备中的自动变负荷技术2.1、自动变负荷技术该技术根据后续用氧的负荷变化对氧气量进行设定，自动调整空压机入口导叶，进而达到调节空分设备回路、流量、液位的目的，并在规定时间内使氧气产量达到要求。
自动变工况需要在预测阶段人为设定空分设备需要的液氧量，并对设备回路进行调节，如调整膨胀机的膨胀量，以保证液氧量达到设定量要求。
大型空分装置流程设计与研究（二）
大型空分装置流程设计与研究（二）大型空分设备是冶金、石油化工、煤化工等行业广泛使用的关键设备，为生产流程提供氧气、氮气和氩气。
其工作原理是先将空气压缩、冷却，并使空气液化，利用氧、氮、氩组分沸点的不同，在精馏塔的塔板上使气、液接触，进行质、热交换，最终分离获得符合纯度要求的氧、氮、氩产品。
精馏系统（1）液氧泵系统，高压氧气送出压力高于1.1倍的设计压力时，打开放空阀；低于0.9倍的设计压力时，启动备泵。
（2）一般规定充气管路设置在11米高度位置进入液体去粗氩塔冷凝器管路。
要求下塔去上塔液体全液体液柱静压不足时，不进过冷器或者过冷度小些（防止节流阀前有汽化），这样管路汽化量大，减少充气量（充气量大对于精馏不利，尤其对于制氩系统）。
一般充气管路的两相竖直管路分为3种相态：全液相段，开始汽化段但发生气液分离；汽化（或者有充气）开始发生气液夹带，气体能够夹带液体上行。
对于液柱静压分为两部分，即以开始发生气液分离为分界点，以下为全液柱静压段，之上为两相混合段（按照平均密度计算）。
一般调节阀位置在6米左右，液体大概在2barA左右开始汽化，所以这样设置实际上较为保守。
（3）上塔分为两段的布置有四种：第一种为在主冷处分开，优点是主冷可以做的很大，可以完全不考虑上面塔布置的稳定性，采用循环液氧泵连接两塔。
由于上塔坐落在地，与上塔连接的粗氩塔高度可以增高，这样与冷凝器相连部分高度可以降低，使得富氧液空去冷凝器有足够的压力头上行。
粗氩塔两塔之间采用循环泵连接。
第二种为自氩馏分抽口处分开，缺点是主冷不能采用横置等方式。
上塔坐落在地，粗氩塔采用一段塔布置，氩循环泵与上塔循环泵两泵合一（两塔液体汇集后）。
粗氩塔由于高度较高，采用设置充气管路以使得液空进入粗氩塔冷凝器。
可以节省两台泵。
第三种为自氩馏分抽口处分开，缺点是主冷不能采用横置等方式。
上塔坐落在地，采用循环液氧泵连接两塔。
粗氩塔采用两段塔布置，由于上塔坐落在地，与上塔连接的粗氩塔高度可以增高，这样与冷凝器相连部分高度可以降低，使得富氧液空去冷凝器有足够的压力头上行。
大型煤气化技术的研究与发展
大型煤气化技术的研究与发展一、本文概述随着全球能源需求的不断增长和环境保护压力的日益加大，煤气化技术作为一种高效、清洁的能源转换方式，正逐渐受到广泛关注。
大型煤气化技术作为煤气化领域的重要分支，其在提高能源利用效率、降低污染物排放以及推动煤炭行业可持续发展等方面具有显著优势。
本文旨在对大型煤气化技术的研究与发展进行全面综述，探讨其技术原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势。
文章将简要介绍煤气化技术的基本原理及其发展历程，阐述大型煤气化技术相较于传统煤气化技术的优势。
文章将重点分析大型煤气化技术的关键技术，包括气化炉设计、气化剂选择、气化过程优化等方面，以及这些技术在提高煤气化效率和降低污染物排放方面的作用。
接着，文章将探讨大型煤气化技术在不同领域的应用情况，如化工、电力、城市燃气等，并分析其在实际应用中的优缺点。
文章将展望大型煤气化技术的未来发展趋势，包括技术创新、产业升级以及环境友好型煤气化技术的研发等方面，以期为推动大型煤气化技术的进一步发展和应用提供参考。
二、大型煤气化技术的分类和原理大型煤气化技术是一种重要的能源转换技术，能够将煤炭、生物质等固体燃料转化为气体燃料，如合成气、煤气等。
这种技术广泛应用于化工、电力、钢铁等领域，是实现煤炭清洁高效利用的关键手段。
大型煤气化技术主要可以分为固定床气化、流化床气化、气流床气化以及熔融床气化等几类。
固定床气化是最早开发的气化技术，其主要原理是将煤块或焦炭置于气化炉内，由上至下逐步气化。
此过程中，煤块与气化剂（如氧气、水蒸气、二氧化碳等）发生反应，生成煤气。
固定床气化技术的主要优点是设备简单、操作稳定，但气化效率相对较低，且对于煤质要求较高。
流化床气化技术则通过引入气化剂使床层中的固体燃料呈流态化，从而增加气化反应的接触面积，提高气化效率。
流化床气化炉内温度分布均匀，对煤质要求较低，且能适应较大的煤粒度范围。
然而，流化床气化技术存在设备磨损严重、灰渣含碳量高等问题。
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如何选择大型煤化其空分设备的流程组织
对于大 型煤 化工的 空分其设 备而 言其流程 组织 的形式有 很多 中 ， 而合 适 的 组 织流程 ， 不 但可 以节约部 分性投 资费用 ， 而 且还 可以降低 其运营 的能 耗 ， 这对 于 投资 生产气 体的公 司来说 是至 关重要 的。 那 么如何选 择适 宜的 空分设备 流程 组 织呢 ， 我们 要遵循 以下 几点原则 ： 第一， 要 全方 位的考 察项 目的用 气体具 体 的 情况， 包含 有 氧氮气 体之 比 、 氧氮 气之 和 、 氧氮 气标 准 、 氧氮 气温 度范 围及 液体 产量 等 ； 第二 ， 针对 与不 同组织 形式分 别精准 性计 算 ， 计 算其 能耗量及 保证 其所
效益的前提下降低其生产能耗量是发展其空分设备的技术的关键性方向。 因此
就 要求设 计 的时候尽可 能提高 其核 心部机运 行的效率 ， 应预 先对 其设备能 耗进
行准确技术； 应采用先进的自动化控制系统， 对整个生产过程实现 自动花控制，
可 以有效 的提 高生 产 的效率 ， 降低事 故 的风 险 ， 提高 整个 装置 运作 的可靠 性 。 结 语 通过 以上 的叙 述得 出 ， 我国大 型煤 化工其 空分 设备在 不断革 新 ， 自动 化的 程度 也在 提高 ， 但 是与 国外的先 进 ｌ 生 技 术相 比还是有一 定的差 距。 因此 ， 我们应 该加大对 大型 煤花工其 空分设 备及 自动化控 制技术 的关注 ， 国家 应加大对 其研 究 的资金投 入 ， 开 发更适 合现 代煤 化工 类行也 需要 的新型 技术 空分设 备 ，Байду номын сангаас是其 设 备及 自动化控 制 技术 更加 完善 。
为 了达 到降低 成本 投资 ， 减少 后续 维护性 工作 ， 空 间设备 必须要 尽可 能大 型化 。 而设备 的大 型化会 因运输条 件而受 到限制 。 基于 此 ， 我国相 关空分设 备的 制造 企业 应该 努力优 化其设 计 方案 ， 应 用新 的技术达 到可 减小设 备 尺寸 目的 。 同时 ， 还 应该采 用分 开运 输及 现场性 安装 等方 案解决 设备 运输 问题 ， 在保 证其
性 经济 发展 。
一
（ 二） 大 型煤 化 工 其 空分 设 备 间 的相 互 关联 的联 锁控 制 。 ｌ 生 技 术 分 析 实现 大型 煤化 工其 空分设 备 的正常运 作需要 很多 控制系 统的共 同协 作维 持， 其 控 制操作 极其 复杂 ， 所 以对 一些 细节上 的追 求不 可 以忽 视掉 。 比如 ， 若发 生空压 机停 运状 态 ， 需要 将空 分设备 及 空气遇 冷控制 化系 统进行 联锁 性控制 ，
流。
我 国的石油 资源 因其短缺性 目前 主要是依 赖于进 口， 虽 然原 油受金 融危机 影响， 价 格大 幅度 降落 ， 但 因全 球石油 资源 的 日益 枯竭 ， 而采 用原油 作为化 工工 业 原料 ， 成 本还 是 比较 高 ， 因而大 型煤 化工业 的 发展将 有效 缓解 本 国油 品供需
理论 研 究
Ｃ ｈｉ ｎ ａ Ｓ Ｃ ￣ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
●ｌ
大 型 煤 化 工 空 分 技 术 与 设 备 发 展 探 究
赵 跃
（ 神华 乌 海能 源有 限 责任 公 司 ０ １ ６ ０ ３ ０ ）
［ 摘 要］ 随着近代科技水平技术的迅速发展， 我国大型煤化工企业对于氮气及氧气的需求急剧增加， 这一现状促使了大型煤化企业空分技术及设备的自动 化控制技术有了不断的革新。 而本文主要介绍了现代大型煤化工型其空分设备流程的组织选择方法， 分析了其核心 自动化控制的技术特点与发展现状 ， 并探索了 其 以后的发展方向。
的矛盾 ， 从而保障国内石油供应的安全。 而随着市场性经济的持续完善及全球 化的加深， 我国的大型煤化工行业迅速发展起来， 而对于其空分的技术及设备
制 造的要 求也愈 加严格 ， 而 其空分 设备能 否正 常运作 关键点依 赖于 其 自动 化控 制 技术 的运用 。 相关 政府 部门应该 出台相应 的鼓励政 策 ， 支 持其 技术 的创新 ， 并 不 断完善 本国 空分设备 自动 化控制 系统 的体系研 发 ， 更 加全 面的推 动国 内市场
［ 关键 词］ 大型 ， 煤化工。 空 分技 术 ； 设备 ， 发展 中图分 类号 ： Ｔ Ｑ１ １ ６ ． １ 文献 标识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ —９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ —０ ５ ９ ５ 一 Ｏ １
引 言
的控制调 速 ， 对机组 负荷 的调节 ， 对机 组防喘 振 陛控制 ， 对机 组 内部单元设 备仪 表 显示 控制 ， 对机 组 内部 单元 设备 回路控 制 ， 联 锁安保 程序执行 控 制。 通过 Ｃ Ｃ Ｓ 操作站可 以实 现对机组 内部 单元设备 的远程 操作 ， 而且可 以对机 组内部单 元设 备实现全 方位 监控及 报警的处 理 ， 此 外还 可以实 现和主控 制系统 的数 据信 息交
随后应使膨胀机停运 ， 而让增压机进行压力回流的操作， 这样子才可 以全方位
降低其生 产产 品的液 氧泵承 载重量 所以， 我 们看 出， 各大设 备与 系统之 间关系 的紧 密性 ， 我们 非 常有必 要采 用相 关措施 实现 解套 连环 ， 从而 避免设 备启 动 以 后会立 即停机 的现象 发生 。 如果其 空分设 备与压缩 机组应 用的控 制系统是 不一 样 的， 就 需要 对其 联锁 控 制进行 综 合性考 虑及 深入 性研 究 。
需的单元设备不会断货 。 第三 ， 要考证当前使用的流程组织的形式与原来空分 设备的管理系统之间的兼容性， 第四， 综合性考虑气体产品在其整个工业生产
中的消 耗 比率 。 ＝． 大 型煤化 工 其空 分设 备使 用 的关键 性技 术 （ 一） 大 型煤 化 工 其 空分 设 备 兰 大机 组 的 两种 自动 化 控 制技 术 分 析