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[摘要]煤制烯烃项目的空分装置采用现阶段较为普遍汽轮机“一拖二”机组、全低压分子筛净化、液氧内压缩、全精馏制氩的工艺流程，这些技术都是行业中的高端工艺与技术。与之相配套的低温阀门、关键动设备、静设备以及高压板式的换热器都使用进口产品，运用国际的前沿产品可以更好地保障装置的安全使用以及氧产品的提取效率，最终达到降低能耗、增加设备的安全可靠稳定性、整套装置能够提质创效的应用目的。
[关键词]空分装置；煤制烯烃；优化；发展
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0068-01
1空分装置概述
空分装置可以有效的将空气根据沸点不同进行分离，最终得到氧气、氮气等各种气体，目前的空分装置工作温度为77k。在19世纪末期，人们发现在低温下空气可以液化，而氧气和氮气有不同的沸点而制成的这一套装置，第一套空分装置是在一百年前制成的，它可以用来进行金属的焊接与切割等，在上世纪三十年代末，人们发现了氮肥的制备工艺，因此，这套空分装置就可以把氮气也进行分离，这种装置可以同时进行氮气和氧气的制备，所以改称空气分离设备。
2空分装置的工艺流程选择
2.1液态成品的工艺流程选择
一般来说，空分装置的原料是空气为气体，要想将气态转化为液态需要具备两个基本条件：一个是高温；另一是低压。根据这俩点就可以看出要想得到液态的成品气体最佳的选择就是低温精馏工艺了。虽然在非低温状态下，变压吸附工艺和低温精馏工艺也能做到将氧、氮气体的集合分离出来，但是由于氧、氮气体的沸点都在零下，无法形成液态的形态。所以想要得到液态的空气成品，对温度和压力的要求比较高，对成品的存储要求也比较高，适合的工艺流程为低温精馏工艺。
2.2气态成品的工艺流程选择
气态成品的工艺流程选择相对于液态更加的多样化，运用更多的是变压吸附工艺和低温精馏工艺。因为这俩种工艺能够重复利用，成本较低。但是有一个缺点就是无法提供高纯度的空气成品。针对要求高纯度的成品的，主要采用的全低压空分低温双塔精馏工艺。因为其他的变压吸附、膜分离或者其他工艺虽然能够做到分离，但是在纯度上无法达标。
3空分装置在煤制烯烃中的优化
3.1煤制烯烃中气化炉的优化
空分装置产品氧气的产量与气化炉的能效息息相关。因此在空分装置的优化中，气化炉的优化首当其冲，目前可以研发水煤浆加压气化技术的半废锅流程。即结合现有带辐射废锅水煤浆加压气化炉和全激冷流程水煤浆加压气化炉的基础上开发出带辐射废锅的气化炉及工艺技术包。该气化炉结构为气化室、辐射废锅段和激冷段。单台气化炉主要性能指标：投煤量3000t/天、产气（H2+CO）量2.1×105m3/h、副产12MPa（G）饱和蒸汽260t/h，设计比煤耗、比氧耗与全激冷流程相比，均大幅度降低。与此同时，细渣处理技术的优化亟待解决，该项目正在应用的水煤浆加压气化技术的气化装置每天产生约600t的细渣，其成分为：水分60%、灰50%（干基）、残碳50%（干基）。从其组分分析，碳含量较高，有回收价值。细渣是沉降槽底黑水（固含量10%）经过真空压滤机后产生的，真空压滤机压滤出的水，泵送到煤浆制备工序，制备水煤浆。通过工厂技术人员与相关公司共同研究，可将沉降槽底黑水直接送煤浆制备工序制备水煤浆，取消真空压滤机系统。改造后将会节省煤浆制备用水、回收残碳、没有细渣固废外排，进一步提高装置能效。
3.2空分装置中低温液体泵的优化
目前空分装置中，高压液氧泵、高压液氮泵、工艺液氧泵共计6台泵，跳车联锁条件中，电机温度、轴承温度、电流、出口温度共计36个联锁跳车条件增加“2s延时”，密封气差压共计6个联锁跳车条件由“5s延时”增加为“7s延时”。高压液氧泵、高压液氮泵、工艺液氧泵这6台泵的主控辅操台紧急停车按钮取消。现场紧急停车按钮引入DCS后作为自启动条件，不再联锁停车。
3.3空分装置中膨胀机的优化
膨胀机跳车联锁条件中，油压、振动、密封气差压、轴承温度、入口差压、解冻停止、冷箱停车、油温、入口温度、增压机停车共计16个联锁跳车条件增加“2s延时”；膨胀机ET01联锁条件中转速高高开关SSHH7409、转速低低SSLL7409、转速高高SI7409共计三个联锁跳车条件由单选跳车改为“转速高高二选二”、“转速低低二选二”；膨胀机ET01跳车信号联锁冷箱增加“2s延时跳车”；对膨胀机现场转速模块电源进行了冗余化改造，新增一路24VDC供电，新增SITOP电源冗余模块；膨胀机现场停车按钮由常闭触点改为常开触点；辅操台紧急停车按钮取消；现场急停按钮由常闭单回路改为常闭双回路。
3.4空分装置中分子筛的优化
分子筛纯化系统是空分装置生产产品的一个重要环节，它能够有效吸附空气中的水和二氧化碳，有效的防止了冷箱内的冻堵现象。分子筛的切换系统主要使用无冲击切换方式，利用带调速器的切换阀，确保阀门的开关较为缓慢，匀速进行切换；均压阀使用的是正反流通能力相近的且具备良好调节性能的进口阀门，采用分程控制的原则，确保装置充气过程足够的平稳，工况的相对稳定；污氮放空阀使用的预开放式，避免上塔出现“憋压”的问题。切换系统使用DCS自动控制方式，其中包含有压力压差进行自动判断，与阀位反馈信号进行有效配合，能够使得切换系统的可靠性得到保障。为了更好的提高分子筛的工作性能，延长分子筛切换时间，能够有效延长分子筛以及阀门的使用寿命，切换所造成的损失也會减小，同时将切换而引起的压力波动次数有所降低，确保主塔工况足够的稳定。
3.5空分装置中空压机组的优化
对于煤化工行内压缩流程来说，空分设备必须设置增压系统，就是所谓的压缩机组，这样才可以保证为高压液氧提供热高压气体。一般来说，煤化工空分设备的规模都非常大，因此，原料空压机组的规模应当与之相对应。在这种状况下，对空压机组在连锁方面的保护就显得尤为重要。空压机温度由单支热电偶改为双支热电偶，增加温变模块导入接线箱，并用补偿导线连接，把信号引入ITCC控制系统，增加C点改为三选二；程序方面原程序全为单点联锁，技改后入口过热度计算输出改为三选二，下降速率增加联锁逻辑计算，在下降15℃时增加蜂鸣器报警，让工艺能提前做出调试。HHLL联锁增加C点比较输出，改为三选二联锁输出。增加蜂鸣器报警通讯至DCS。在未增加设备的情况下大大增加了联锁逻辑的安全性，通过程序修改了过热度跳车、下降速率、高联锁跳车、低联锁跳车等单点联锁，都改为更为安全稳定的三选二联锁。因空压机组上的振动探头都为单点跳车，常出现回路干扰波动导致的跳车，为避免这种类似情况，把机组九十度与其相对的振动探头做成二选二联锁停车，大大增强了机组运行的稳定性和测点的真实性。
4结语
空分装置采用DCS集散型控制系统。结合选用国际先进的DCS系统、调节阀、在线分析仪等测控组件，除了确保空分装置的正常运行外，还可以在装置出现事故停车时保证设备安全，但是在净化单元的设计上仍存在很多问题，现在只能采用卧式分子筛吸附器进行运行。由于空分装置的规模在逐步扩大，分子筛吸附器的占地面积以及尺寸也伴随着增加。要想解决这一问题，在启动项目前，就要积极地引进新式的、先进的技术，进一步地升级装置技术，从而达到最大程度降低耗能以及最高生产的目的。
参考文献：
[1]赵斌.烯烃装置DCS系统网络结构论述[J].科技尚品，2016，12（3）：211.
[2]柴晓明，郜洪勇.现代空分装置在煤化工领域的应用[J].通用机械，2016，21（5）：35-38.
[关键词]空分装置；煤制烯烃；优化；发展
中图分类号：P635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0068-01
1空分装置概述
空分装置可以有效的将空气根据沸点不同进行分离，最终得到氧气、氮气等各种气体，目前的空分装置工作温度为77k。在19世纪末期，人们发现在低温下空气可以液化，而氧气和氮气有不同的沸点而制成的这一套装置，第一套空分装置是在一百年前制成的，它可以用来进行金属的焊接与切割等，在上世纪三十年代末，人们发现了氮肥的制备工艺，因此，这套空分装置就可以把氮气也进行分离，这种装置可以同时进行氮气和氧气的制备，所以改称空气分离设备。
2空分装置的工艺流程选择
2.1液态成品的工艺流程选择
一般来说，空分装置的原料是空气为气体，要想将气态转化为液态需要具备两个基本条件：一个是高温；另一是低压。根据这俩点就可以看出要想得到液态的成品气体最佳的选择就是低温精馏工艺了。虽然在非低温状态下，变压吸附工艺和低温精馏工艺也能做到将氧、氮气体的集合分离出来，但是由于氧、氮气体的沸点都在零下，无法形成液态的形态。所以想要得到液态的空气成品，对温度和压力的要求比较高，对成品的存储要求也比较高，适合的工艺流程为低温精馏工艺。
2.2气态成品的工艺流程选择
气态成品的工艺流程选择相对于液态更加的多样化，运用更多的是变压吸附工艺和低温精馏工艺。因为这俩种工艺能够重复利用，成本较低。但是有一个缺点就是无法提供高纯度的空气成品。针对要求高纯度的成品的，主要采用的全低压空分低温双塔精馏工艺。因为其他的变压吸附、膜分离或者其他工艺虽然能够做到分离，但是在纯度上无法达标。
3空分装置在煤制烯烃中的优化
3.1煤制烯烃中气化炉的优化
空分装置产品氧气的产量与气化炉的能效息息相关。因此在空分装置的优化中，气化炉的优化首当其冲，目前可以研发水煤浆加压气化技术的半废锅流程。即结合现有带辐射废锅水煤浆加压气化炉和全激冷流程水煤浆加压气化炉的基础上开发出带辐射废锅的气化炉及工艺技术包。该气化炉结构为气化室、辐射废锅段和激冷段。单台气化炉主要性能指标：投煤量3000t/天、产气（H2+CO）量2.1×105m3/h、副产12MPa（G）饱和蒸汽260t/h，设计比煤耗、比氧耗与全激冷流程相比，均大幅度降低。与此同时，细渣处理技术的优化亟待解决，该项目正在应用的水煤浆加压气化技术的气化装置每天产生约600t的细渣，其成分为：水分60%、灰50%（干基）、残碳50%（干基）。从其组分分析，碳含量较高，有回收价值。细渣是沉降槽底黑水（固含量10%）经过真空压滤机后产生的，真空压滤机压滤出的水，泵送到煤浆制备工序，制备水煤浆。通过工厂技术人员与相关公司共同研究，可将沉降槽底黑水直接送煤浆制备工序制备水煤浆，取消真空压滤机系统。改造后将会节省煤浆制备用水、回收残碳、没有细渣固废外排，进一步提高装置能效。
3.2空分装置中低温液体泵的优化
目前空分装置中，高压液氧泵、高压液氮泵、工艺液氧泵共计6台泵，跳车联锁条件中，电机温度、轴承温度、电流、出口温度共计36个联锁跳车条件增加“2s延时”，密封气差压共计6个联锁跳车条件由“5s延时”增加为“7s延时”。高压液氧泵、高压液氮泵、工艺液氧泵这6台泵的主控辅操台紧急停车按钮取消。现场紧急停车按钮引入DCS后作为自启动条件，不再联锁停车。
3.3空分装置中膨胀机的优化
膨胀机跳车联锁条件中，油压、振动、密封气差压、轴承温度、入口差压、解冻停止、冷箱停车、油温、入口温度、增压机停车共计16个联锁跳车条件增加“2s延时”；膨胀机ET01联锁条件中转速高高开关SSHH7409、转速低低SSLL7409、转速高高SI7409共计三个联锁跳车条件由单选跳车改为“转速高高二选二”、“转速低低二选二”；膨胀机ET01跳车信号联锁冷箱增加“2s延时跳车”；对膨胀机现场转速模块电源进行了冗余化改造，新增一路24VDC供电，新增SITOP电源冗余模块；膨胀机现场停车按钮由常闭触点改为常开触点；辅操台紧急停车按钮取消；现场急停按钮由常闭单回路改为常闭双回路。
3.4空分装置中分子筛的优化
分子筛纯化系统是空分装置生产产品的一个重要环节，它能够有效吸附空气中的水和二氧化碳，有效的防止了冷箱内的冻堵现象。分子筛的切换系统主要使用无冲击切换方式，利用带调速器的切换阀，确保阀门的开关较为缓慢，匀速进行切换；均压阀使用的是正反流通能力相近的且具备良好调节性能的进口阀门，采用分程控制的原则，确保装置充气过程足够的平稳，工况的相对稳定；污氮放空阀使用的预开放式，避免上塔出现“憋压”的问题。切换系统使用DCS自动控制方式，其中包含有压力压差进行自动判断，与阀位反馈信号进行有效配合，能够使得切换系统的可靠性得到保障。为了更好的提高分子筛的工作性能，延长分子筛切换时间，能够有效延长分子筛以及阀门的使用寿命，切换所造成的损失也會减小，同时将切换而引起的压力波动次数有所降低，确保主塔工况足够的稳定。
3.5空分装置中空压机组的优化
对于煤化工行内压缩流程来说，空分设备必须设置增压系统，就是所谓的压缩机组，这样才可以保证为高压液氧提供热高压气体。一般来说，煤化工空分设备的规模都非常大，因此，原料空压机组的规模应当与之相对应。在这种状况下，对空压机组在连锁方面的保护就显得尤为重要。空压机温度由单支热电偶改为双支热电偶，增加温变模块导入接线箱，并用补偿导线连接，把信号引入ITCC控制系统，增加C点改为三选二；程序方面原程序全为单点联锁，技改后入口过热度计算输出改为三选二，下降速率增加联锁逻辑计算，在下降15℃时增加蜂鸣器报警，让工艺能提前做出调试。HHLL联锁增加C点比较输出，改为三选二联锁输出。增加蜂鸣器报警通讯至DCS。在未增加设备的情况下大大增加了联锁逻辑的安全性，通过程序修改了过热度跳车、下降速率、高联锁跳车、低联锁跳车等单点联锁，都改为更为安全稳定的三选二联锁。因空压机组上的振动探头都为单点跳车，常出现回路干扰波动导致的跳车，为避免这种类似情况，把机组九十度与其相对的振动探头做成二选二联锁停车，大大增强了机组运行的稳定性和测点的真实性。
4结语
空分装置采用DCS集散型控制系统。结合选用国际先进的DCS系统、调节阀、在线分析仪等测控组件，除了确保空分装置的正常运行外，还可以在装置出现事故停车时保证设备安全，但是在净化单元的设计上仍存在很多问题，现在只能采用卧式分子筛吸附器进行运行。由于空分装置的规模在逐步扩大，分子筛吸附器的占地面积以及尺寸也伴随着增加。要想解决这一问题，在启动项目前，就要积极地引进新式的、先进的技术，进一步地升级装置技术，从而达到最大程度降低耗能以及最高生产的目的。
参考文献：
[1]赵斌.烯烃装置DCS系统网络结构论述[J].科技尚品，2016，12（3）：211.
[2]柴晓明，郜洪勇.现代空分装置在煤化工领域的应用[J].通用机械，2016，21（5）：35-38.