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。

2、大型先进煤气化
先进煤气化是发展煤化工的基本单元技术。

根据煤气化工艺流程的差异，可
以将其划分为移动床、熔融床、气流床和固定床等不同的模式，其依赖的技术类
型包括有谢尔气化、德士古气化以及鲁奇等气化技术。

目前，我国的煤气化技术
得到了跨越式的发展，但是与国际上较为先进的煤气化技术无论是在产量还是处
理效率等方面还存在显著的差距。

近些年来，我国在煤气化技术研究方面投入了
大量的资金与经历，也获取了大量研究成果，比如说干煤粉气流床气化、多喷嘴
水煤浆气化等等，这些气化技术都能够在工业示范、开发等方面取得一定的技术
成果，也为实现我国煤化工行业的平稳快速发展奠定了条件。

3、煤液化技术
目前煤化工领域常用的煤液化技术根据技术实现途径不同可以划分为直接液
化与间接液化两种模式。

其中，煤直接液化属于新兴技术，在实际应用中具有更
强的实践性。

直接液化技术要求在450℃、30Mpa以下的压力中进行催化氧化，
这样就可以获得初级的液化油，将该液化油作为生产为柴油、汽油的产品工具就
可以获得显著的经济效益与社会效益。

早在上个世纪的30年代，该技术就开始
在德国的化工领域使用，而在70年代后，国际上又通过技术革新产生了新的技
术，这个时期的开发工作进入到了技术瓶颈阶段，在20多年后猜有所突破。

时
至今日，目前直接液化技术经历了数十年的发展，其在全球的技术占比依然不高，国内的实际使用案例也相对较少。

其中，神华集团引入的核心技术并将其建设为
示范工厂，而国内有关研究机构在跟踪过程中，开发了大量具有自主知识产权的
煤炭液化新工艺技术，为我国的煤液化技术提供了关键技术，同样也为获取燃油
发动机和其他的配套化工产品奠定了基础。

4、其他先进煤化工技术
除了上述分析的煤化工技术之外，目前新型煤化工的发展还涉及到其他领域
的内容，包括高效气体净化分离技术、单元工艺技术以及合成分解技术等等，这
些技术在不同的工业领域中体现出了各自的优势与价值。

二、空分设备在煤化工行业的应用分析
1、空分设备在煤制油中的应用
在煤制油的过程中，空分设备的主要作用是提供充足的氧气来为成品油的生
产提供保障。

煤制油装置的主要工作原理为通过空分设备产生的氧气进入煤气化
装置并且与原料煤进行结合，从而产生粗合成气，然后对出粗合成气中的气体比
例进行调整，调整的方式主要通过高水气比变换工艺，进而经过一系列的合成等
步骤最终实现煤制油，产出成品油。

在整个煤制油的工艺路线中，空分装置提供
的氧气主要应用于煤制油装置中的尾气制氢装置和硫回收装置，并且其产生的氮
气也应用于煤气化装置，空分装置参与到其中的多个环节，为每个步骤提供必要
的气体，是煤制油过程的重要组成部分。

2、空分设备在煤制气中的应用
空分装置在煤制气中主要通过提供氧气来保证整个生产流程的顺利进行，相
对比于煤制油，在煤制气中的应用较为复杂，空分装置不仅要为整个工艺流程提
供充足的氧气，还要为低温甲醇洗涤步骤提供氮气等，在煤制气的每个步骤中，
无论是煤气化装置、粗煤气耐油耐硫变换工艺还是低温甲醇的洗涤净化装置、硫
回收、甲烷化等，都需要空分装置提供相应且充足的气体，从而确保每个工艺步
骤的顺利进行，为煤制气提供支持与保障。

3、空分设备在煤制烯烃中的应用
烯烃的生产加工过程同样离不开空分设备的参与，煤制烯烃生产所需设备主
要包括空分设备、甲醇合成、精馏装置、聚丙烯装置、净化装置、气化装置等，
空分设备主要为煤制烯烃的各个环节提供氧气、氢气以及甲烷和各种硫化物等。

其中，空分装置可以作为高压氧气的基本获取路径，在高压氧进入到反应炉后，
会发生一定的气化反应，反应温度一般在1400℃上下，该反应会产生大量的二氧
化碳，同时也会产生氢气、水以及一氧化碳，可能还会包括一些硫化氢特殊气体。

在该反应完成后，将其送入到甲醇合成系统当中，通过洗脱硫脱碳技术处理并形
成新的循环气体，这个时候再被增加一定的压力并送入到甲醇合成的环节当中。

在这个环节，混合气体会受到铜锌催化剂的影响，通过甲醇转化与收集来实现聚
丙烯、聚乙烯的聚合，实现最终的控制目标。

在神华包头煤化工生成企业的系统
控制中，就包括有多套大容量的空分装置，其主要功能就是通过空分增压技术来
实现整个系统的吹扫置换，能够在很大程度上提升气体分离的纯度，更好的实现
增压、仪表控制的功能。

由此可见，空分设备在煤制烯烃中也具有广泛的应用。

三、结论
综上所述，空分设备在煤化工领域中具有重要且不可替代的作用，在煤制油、煤制气、煤烯烃中都起着至关重要的其应用范围也越来越广泛，应用方式也逐渐
呈现多样化，为了提高设备性能以及在煤化工行业应用的效率，应逐步提升空分装置的整体工艺以及适应性，从而适应煤化工生产的节奏，为煤化工行业的发展提供有力的支持。

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