現(xiàn)代空分裝置在煤化工領(lǐng)域的應(yīng)用

張鵬飛 李慧

摘 要：空分裝置工程項(xiàng)目其在實(shí)際應(yīng)用過程中具有極高的技術(shù)含量，施工過程中所涉及到的專業(yè)比起其他的工程項(xiàng)目更為廣泛，要求專業(yè)素質(zhì)過硬，整體項(xiàng)目在施工中相對較復(fù)雜，所以在進(jìn)行空分裝置工程項(xiàng)目施工中由于施工難度大、強(qiáng)度高更加容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。文章旨在化工項(xiàng)目中為保證空分裝置工程質(zhì)量得到更好的發(fā)展，并針對相關(guān)問題進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：空分裝置;煤化工;應(yīng)用

空分裝置工程項(xiàng)目在開始施工之前，首先由設(shè)計(jì)部門將繪制好的相關(guān)圖紙交到設(shè)計(jì)上級部門進(jìn)行審核和修改，并采購工程所需要的設(shè)備以及原材料。在進(jìn)行施工過程中，要求對所有的施工環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，特別是化工項(xiàng)目，確保施工的質(zhì)量能夠滿足工程需求，要求在進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管的過程中必須做到程序化以及規(guī)范化。在空分裝置工程項(xiàng)目完成之后，其必須符合國家各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)、要求，能夠保證項(xiàng)目在使用的過程中達(dá)到預(yù)期效果，本文針對空分裝置工程質(zhì)量的控制與管理進(jìn)行探討。

1 控制好工程設(shè)備以及原材料的質(zhì)量

在現(xiàn)階段進(jìn)行空分裝置工程項(xiàng)目施工過程中，施工所用設(shè)備以及材料的質(zhì)量，是保障施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。從現(xiàn)階段的市場情況以及我國實(shí)際施工的狀態(tài)可知，整個建筑市場有關(guān)空分裝置工程項(xiàng)目的產(chǎn)品質(zhì)量存在著很大的差異，很多設(shè)備、材料其質(zhì)量水平差強(qiáng)人意，甚至有些材料質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定要求;而另一方面，低價中標(biāo)導(dǎo)致施工中有分包商為了增加自身收益，會選擇質(zhì)量相對差的材料進(jìn)入施工現(xiàn)場，直接導(dǎo)致工程質(zhì)量出現(xiàn)問題。

1.1 重視質(zhì)量證明文件的審查

一個產(chǎn)品質(zhì)量的好壞其主要的證明就是質(zhì)量證明文件，這是一種材料能否進(jìn)入到空分裝置工程項(xiàng)目施工的入場券。同時也是現(xiàn)階段施工的化工企業(yè)在進(jìn)行施工技術(shù)的把關(guān)、產(chǎn)品質(zhì)量的驗(yàn)評以及工程竣工驗(yàn)收的過中最重要的依據(jù)，但是現(xiàn)階段由于市場的自由化，有廠家開始進(jìn)行質(zhì)量作假，在材料的生產(chǎn)過程中并沒有按照國家的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行生產(chǎn)，如對于鋼材中這一材料，要求其中Cr的含量在18%以上，但有的鋼材并沒有滿足這一要求，進(jìn)而造成了施工中的安全隱患。

1.2 重視驗(yàn)貨的材質(zhì)和尺寸

在對空分裝置工程項(xiàng)目質(zhì)量的控制過程中，材料本身的材質(zhì)和尺寸也尤為重要，特別是整個項(xiàng)目施工中的承重材料，如果承重材料在進(jìn)行材質(zhì)的選擇過程中出現(xiàn)了問題，會導(dǎo)致項(xiàng)目的施工基礎(chǔ)出現(xiàn)問題。同時不同的材質(zhì)其自身的使用年限不同，如果材質(zhì)選擇和設(shè)計(jì)圖紙不符，整個項(xiàng)目能夠使用的年限也會出現(xiàn)錯誤，這對于施工單位和建筑行業(yè)的影響都十分不利。在項(xiàng)目施工的過程中尺寸的選擇也一樣重要，錯誤的尺寸會導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)問題，浪費(fèi)施工的預(yù)算，若施工完成之后才被發(fā)現(xiàn)輕則導(dǎo)致項(xiàng)目的使用時間縮短，重則導(dǎo)致整個項(xiàng)目都不能在實(shí)際工作中使用，不僅僅是浪費(fèi)錢財(cái)、人力和物力，也會對整個建筑行業(yè)帶來危機(jī)，讓人們失去對施工單位的信任，為此在施工過程中確保材料和尺寸的準(zhǔn)確性十分重要。

2 空分裝置工藝路線選擇

2.1 空分工藝比較

空分氣體分離工藝主要有深冷分離、變壓吸附、膜分離等工藝，化工企業(yè)一般對氣體（氧氣、氮?dú)猓┘兌?、用量要求較高，空分裝置宜采用深冷分離工藝路線。深冷分離基本原理：空氣經(jīng)壓縮、冷卻、凈化后，在利用熱交換把空氣液化為液空;根據(jù)液氧和液氮的沸點(diǎn)不同，對液空進(jìn)行精餾，氧（重組分）在精餾塔底部富集，氮（輕組分）在精餾塔頂部富集，在精餾塔底、頂部分別獲得高純度的氧氣與氮?dú)?。目前空分裝置深冷工藝主要分為內(nèi)壓縮流程及外壓縮流程：外壓縮流程是空分設(shè)備生產(chǎn)低壓氧氣，然后經(jīng)氧氣壓縮機(jī)加壓至所需壓力供給用戶;內(nèi)壓縮流程取消氧壓機(jī)，液氧在冷箱內(nèi)經(jīng)液氧泵加壓達(dá)到所需壓力供給用戶。

2.2 空分工藝運(yùn)行比較

2.2.1 主冷凝蒸發(fā)器中碳?xì)浠衔?/p>

空分設(shè)備長時間運(yùn)行后，主冷凝蒸發(fā)器液氧中的碳?xì)浠衔飼胁煌潭鹊臐饪s、累積，對空分設(shè)備的安全運(yùn)行是一種潛在的威脅。為了防止碳?xì)浠衔锏姆e累，外壓縮流程采用連續(xù)排放1%的液氧來降低主冷凝蒸發(fā)器中的碳?xì)浠衔锏暮?內(nèi)壓縮流程氧氣產(chǎn)品為冷凝蒸發(fā)器中的液氧經(jīng)液氧泵加壓復(fù)熱后所得。本空分裝置建于化工企業(yè)，大氣中VOC含量較高，工藝上內(nèi)壓縮工藝流程可進(jìn)一步提供高空分設(shè)備運(yùn)行的安全性。

2.2.2 氧氣壓縮機(jī)安全性

氧氣是一種助燃物質(zhì)，壓力越高，溫度越高，爆炸危險性就越大，因此在高溫、高壓下壓縮氧氣危險性較大。內(nèi)壓縮流程是液氧泵提供壓力，加之低溫泵在低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，安全系數(shù)比外壓縮流程中氧氣壓縮機(jī)大大提高。

2.2.3 液體產(chǎn)品率

空分裝置中液體產(chǎn)品（液氧、液氮）占產(chǎn)品的比例對能耗的影響較大。行業(yè)中認(rèn)為8%左右的比例是一個分界點(diǎn)，低于8%一般采用外壓縮流程，若高于8%一般采用內(nèi)壓縮流程。為提供MTO裝置開車氮?dú)猓ㄐ枨罅繛?0000m3/h，需求時間36h），該空分裝置擬配套建設(shè)1臺3000m3液氮儲罐，宜選用液體產(chǎn)品比例較高的內(nèi)壓縮流程以補(bǔ)充液氮儲罐蒸發(fā)損失或緊急工況使用。

結(jié)論：該空分裝置宜選用內(nèi)壓縮工藝流程。

3 空分設(shè)備選型

空分內(nèi)壓縮流程中，氧氮產(chǎn)品采出比一般介于1：1～1：3，多數(shù)空分項(xiàng)目氧氮產(chǎn)品一般按1：2采出。本項(xiàng)目氧氮產(chǎn)品需求比達(dá)到1：4，嚴(yán)重偏離正?？辗盅b置產(chǎn)品采出比例。

針對本項(xiàng)目用氣情況，國內(nèi)某空分設(shè)備制造商提出以下方案進(jìn)行比較（氧氮產(chǎn)品采出比均按1：2.5計(jì)）。

方案一：10000m3/h內(nèi)壓縮空分裝置+15000Nm3/h制氮設(shè)備;

方案二：16000m3/h內(nèi)壓縮空分裝置;

方案三：40000m3/h制氮設(shè)備，外掛10000m3/h氧塔。

3.1 設(shè)備參數(shù)比較

針對上述提出不同空分設(shè)備的形式，該空分設(shè)備制造商對各方案中壓縮機(jī)主要參數(shù)及設(shè)備投資進(jìn)行了比較，可知，針對本項(xiàng)目各生產(chǎn)裝置氣體需求（氧氣：10000m3/h，氮?dú)猓?0000m3/h），上述3種方案均可滿足生產(chǎn)裝置工藝運(yùn)行。在空分裝置中，主要運(yùn)行成本為電耗，方案二壓縮機(jī)總軸功率優(yōu)于其他方案，并且設(shè)備投資也較為合理。

3.2 設(shè)備操作性比較

在化工企業(yè)中，生產(chǎn)工藝裝置平穩(wěn)、安全運(yùn)行為重中之重，該空分設(shè)備制造商對各方案中設(shè)備操作性進(jìn)行了比較?；どa(chǎn)裝置工藝復(fù)雜，生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整，檢修、停車、開車相對頻繁，用氣波動導(dǎo)致空分裝置負(fù)荷波動。特別是生產(chǎn)裝置緊急停車，對氣體管網(wǎng)壓力沖擊很大，致使空分裝置需短時間內(nèi)調(diào)整負(fù)荷。針對生產(chǎn)負(fù)荷波動性的特點(diǎn)，若氧氣用量不變、氮?dú)庥昧坎▌樱桨敢恍枵{(diào)整制氮裝置負(fù)荷，方案三則較難調(diào)整制氮裝置運(yùn)行負(fù)荷;若氮?dú)庥昧坎蛔?、氧氣用量波動，方案一需先調(diào)整內(nèi)壓縮空分裝置負(fù)荷，同時根據(jù)氮?dú)猱a(chǎn)出相應(yīng)調(diào)整制氮裝置負(fù)荷，方案三亦較難調(diào)整制氮裝置運(yùn)行負(fù)荷;而上述2種工況，方案二中內(nèi)壓縮空分裝置可改變上、下塔采出，靈活調(diào)整負(fù)荷，滿足生產(chǎn)裝置工藝使用。

4 結(jié)束語

在實(shí)際施工的過程中對于空分裝置工程項(xiàng)目來說最重要的就是質(zhì)量問題。為此需要在施工之前就對其進(jìn)行分析，并且保證各項(xiàng)環(huán)節(jié)都符合質(zhì)量監(jiān)管要求，要達(dá)到在實(shí)際工程中的預(yù)期質(zhì)量目標(biāo)，必須從施工開始做好準(zhǔn)備，逐步的去落實(shí)在空分裝置工程項(xiàng)目各項(xiàng)質(zhì)量控制與管理措施，確保空分裝置工程項(xiàng)目質(zhì)量是滿足實(shí)際需求的，同時也能滿足國家的相關(guān)發(fā)展。

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