现代化的空气分离设备及其发展趋势

　　空气分离设备是根据各种气体沸点的不同将其分离开来的，它采用的是深度冷冻的方式，主要针对空气中的氧气、氮气以及多种稀有气体。近年来，世界各国都对空气分离技术进行了深入的探讨与研究，取得了突破性进展，基于内压缩工艺以及节能环保的空气分离技术已经投入使用。并且，预冷技术也取得了很大进步，膨胀设备和分子筛选系统也进行了很大的改进。

　　空气分离简介

　　空分技术领域一般分为化工型以及冶金型两种。化工型也称作内压缩过程，一般是指将主冷凝器里的液态氧的压力利用低温液体泵压缩到可利用的压力（6.5-9.5MPa），然后再运送出冷箱，这个空分过程称为化工型；冶金型就是指将氧气的压力通过氧压机进行压缩，一般是将出冷箱时的压力从13MPa降到3.0MPa左右，这一空分过程称为冶金型。

　　近年来，我国的逐步进入了工业化大发展阶段，空气分离领域也进行了大型空气分离设备的研究和开发，充分使用该领域的先进技术，并且建立大规模的空气分离制造产业。目前该领域内最为先进的分离技术包括内压缩工艺、无氢制氩以及规整填料等均被利用到我国的空气分离设备的开发制造中。我国的空气分离产业还实现了大型化、自动化、耐用性高、适用性强、节能环保等优势。近年来，一种新型的气体分离方法-非低温气体分离方法发展迅速，因此而产生的基于膜分离技术和变压吸附技术的空气分离设备也备受业内关注。这些技术不但可以分离传统的氮气和氧气，还能够进行氢气、碳氧化合物等气体的分离和回收。同时，提纯稀有气体和高纯度气体的相关技术也得到了很大的运用和发展。空气分离设备的制备技术和应用范围越来越广泛，为我国的科研和电工领域的发展奠定了基础。另外，国内很多空气分离设备的制造厂家逐步摆脱了单纯制造设备的传统经营模式，开始基于自身技术开展气体生产。

　　但是，我国空气分离领域仍存在着很多不可忽视的问题。首先，在经济全球化发展的今天，民族传统工业受到了很大冲击，在气体的应用方面存在了很大的缺陷；其次，行业内部各生产企业之间的不当竞争严重阻碍了企业规模的发展和壮大，企业缺乏长远的规划也限制了空气分离行业的不断进步；再次，企业对于高新技术的应用不充分，技术开发能力不足，企业的规模较小等，这些都严重限制了我国空气分离行业的快速发展。

　　空气分离领域的发展趋势

　　随着我国化工产业和金属制造产业等的快速发展，对空气分离设备的制造工艺提出了更大的挑战，大型空气分离设备的需求量也不断增加。在我国的工业生产状况下，化工领域通常使用的是五万等级以上的空气分离设备。根据近年来行业发展的趋势不难看出，空气分离领域的发展势头非常的惊人，但是具有突破性的技术很多都是引进国外的，或者是国内外合作发展的。在国外，例如美国空气制品公司、林德公司等都是用的是9万等级以上的空气分离设备，并且已经成功开发出高于11万等级的设备。相比来说，我国对于空气分离设备的需求大部分集中在7-8万等级的设备上，因此，国内的生产目标应设置在7-8万等级以满足工业生产对空气分离设备的需求。

　　内压缩技术

　　根据多年的研究探究发现，氩气的总的采收率和进上塔的空气量有密切的关系。内压缩工艺就是将部分液氧利用泵体注入到管网，复热过后送入冷箱，这样更多的空气被送入了分离塔，从而获得氢的量增加。内压缩技术在宝钢的72000Nm3/h的空气分离设备中已经投入使用。

　　充液技术

　　充液启动设备通过向塔内冲入液氮和液氧来提高空气分离设备的积液以及冷却速度从而在短时间内实现设备启动。它工作于设备的启动初期，并且需要上下塔达到合适的冷却温度。充液启动技术可以使设备在原来一般的启动时间内启动运行，实用价值重大。

　　冷水机组设置

　　冷气机组的设置数量应符合于氮气产品的需求量，对于需求量小的生产企业可以适当的减少设置的冷水机组的数量。减少机组数量，可以降低生产设备的投入资本和空间人力等的使用资本，同时可以减少设备的维护和使用资本。冷水机组的减少要在适当的在生产量、可靠的水冷塔设备以及稳定的纯化器基础之上，并且保障氮气流量相同的情况下能够满足生产需求，尽可能降低水温和进入纯化器中的气体的温度。

　　自动变负荷工艺

　　在金属制造领域，由于转炉吹炼过程是一个非连续性的过程，所以需要的氧含量是不同的，这样就会导致部分氧气浪费。据调查发现，我国的金属制造业有百分之四到百分之十五的氧损失量。自动变负荷技术就是根据这一现状提出的，它可以调节氧气的量，并且转变时间极短，还能够保障产品的纯度。自动变负荷技术是基于压缩机的排气量减少来实现的。空气压缩机的排气量减少就可以使轴功率降低，从而达到节能减耗的目的。自动变负荷技术的使用可以减少空气分离设备的耗电量，从而降低生产成本，一方面提高了经济效益，另一方面响应了节能环保。