空分设备在煤化工中的应用研究

空分设备在煤化工中的应用研究

文章首先简要分析了空分设备的特点，在此基础上从煤制油、煤制天然气、煤制烯烃三个方面对空分设备在煤化工生产过程中的应用进行论述。

标签：空分设备；煤化工；应用

1 空分设备的特点分析

近年来，煤化工逐步呈现出大型化的趋势，为了保证煤化工生产的稳定性与连续性，与之相配套的空分设备等级也必须随之增大。对于大型空分设备而言，并不是简单地对配套设备和机组进行放大即可，而是需要解决诸多关键性的技术问题，如塔器等静设备需要重点解决的问题是运输，一方面要限制塔器的直径，同时塔身的高度也不能过高，在这一前提下，需要加强单元截面的传热性能，上下塔需要采用新型规整填料，筛板塔则需要对开孔率进行加大等等。

另一方面还应解决气体和液体分配的换热器问题，需要加快新型塔内组件的研发速度。对于动设备而言，亟待解决的关键问题是大型高效机组的研发，如高效中压透平膨胀机、大型空压机等等。目前，这些大型、高效的机组设备都以进口为主，如果想要从根本上降低煤化工的生产成本，就必须加快国产化的进程。

2 空分设备在煤化工生产过程的应用

空分设备是煤化工生产过程中不可或缺的重要组成部分之一，其在煤化工相关生产系统中的应用主要体现如下几个方面：

2.1 在煤制油生产中的应用

煤制油在煤化工中具有重要的地位，常规的煤制油生产系统主要是由以下装置组成：空分设备、煤气化设备、油品合成设备、尾气制氢设备以及产品加工设备等等。在具体的生产过程中，来自于界区之外的原料煤会与来自于空分设备中的氧气一并进入到煤气化装置当中，经由气化工艺处理之后，便可得到粗合成气，这部分气体会被送入到一氧化碳变换装置中，再以高水气比部分变换工艺，对其中的一氧化碳与氢气的比例进行调节，通过合成及制氢工艺，便可生产出成品油。在上述生产过程当中，空分设备的主要作用是为以下装置提供所需的氧气，如煤气化装置、硫回收装置以及尾气制氢装置等等。

此外，在生产时还会伴生副产物氮气，这部分气体主要供给煤气化装置使用。下面以国内某煤业集团公司的400want/a的间接煤制油工艺为例，对空分设备在该生产过程中的应用进行分析。该煤制油生产系统中的空分设备共有12套，采用的是低压分子筛吸附净化和氧气内压缩的工艺流程。

在该生产系统当中，高压氧主要负责为气化装置提供气过程所需的氧气；高

压氮主要负责为输送粉煤灰提供载气；低压氮负责为全厂的化工置换、保护及工艺提供所需的氮气；空间设备负责向全厂提供空气和仪表空气，其生产能力为120000m?/h。

2.2 在煤制气生产过程中的应用

常规煤制气生产过程中使用的主要工艺设备有以下几种：空分设备、煤气化设备、粗煤气耐油耐硫变换装置、甲醇洗净化装置、冷却及硫回收设备等等。为便于研究，下面以国内某煤业集团的煤制天然气项目为例。对空分设备在该生产工艺流程中的应用进行分析。该煤气化装置采用的生产工艺为碎煤加压气化，炉型为Lurgi，空分设备采用的是杭氧开发的48000m?/h等级的设备，共计4套，每套4台，一共16台。空分设备与煤气化生产系统中的其它装置及化工装置进行配套生产，在该生产系统中，空分气体的用途非常广泛，氧气主要被用于气化装置外，氮气则被用于低温甲醇洗等化工装置。空分设备在生产系统中的应用，使系统的运行稳定性和生产连续性得到了有效保障。

2.3 在煤制烯烃中的应用

常规的煤制烯烃生产系统主要是由以下几个部分构成：空分设备、气化与净化装置、甲醇合成及精馏装置、烯烃回收装置、聚丙烯和聚乙烯装置等等。下面以国内某煤业集团公司产能为180万t/a甲醇和30万t/a的聚丙烯及聚乙烯生产系统为例，对空分设备的应用进行分析。该煤制烯烃的生产工艺流程如下：由空分装置产生出来的高压氧会被送入到气化炉当中，并在压力为6.5MPa、温度为1350-1400℃的条件下完成气化反应，在该反应过程中会生成如下气体：一氧化碳、二氧化碳、氢气、硫化氢、甲烷，这部分气体会被送至甲醇合成系統当中，经过甲醇洗、脱硫、脱碳净化处理之后形成合成气，其经由甲醇合成气压缩器增压会被压缩至合成所需的压力，最后送入到甲醇合成回路当中制成所需的甲醇产品。一氧化碳、二氧化碳及氢气则会在铜锌催化剂的作用下，合成粗甲醇。反应过程中生成的丙烯和乙烯等产品则会被送至聚丙烯和聚乙烯系统进行聚合反应。该生产系统中的空分装置采用的是杭氧研发设计的60000m?/h等级的设备，共计4套，由空分设备复产出来的氮气可供系统吹扫置换之用。

3 结论

综上所述，煤制油、煤制气以及煤制烯烃是煤化工的重要组成部分，在这些生产过程中，通过空分设备的应用，不但可以确保生产系统的运行稳定性和连续性，而且还能有效提升产能，有助于经济效益的提高。

参考文献：

[1]毛汉云，吕远.浅谈空分装置在煤化工安全运行方面的选择[J].广东化工，2014，41（11）：165-165.

[2]贾沛.空分装置在煤化工生产中的节能降耗和安全运行[J].山西化工，

2011，31（3）：67-69.

[3]江镇海.大型空分装置在煤化工生产中的安全运行[J].化工装备技术，2012，33（6）：44-46.

高田苗（1992- ）男，汉族，甘肃天水人，本科学历，神华宁夏煤业集团烯烃一分公司，助理工程师，研究方向：深冷技术。