气体深冷分离技术分析

张健宁

摘要：气体深冷分离技术是生产氧气和氮气的常用方式，在生产过程中对气体分离装置具有较高要求，需要以气体分离装置为载体，利用正确标准的分离技术来满足工艺的基本要求。整个过程需要通过降温对空气进行精馏分离，为得到高纯度产品提供保障，这些技术都属于气体深冷分离技术，是工业生产企业需要具备的基础能力。企业需要积极探索气体深冷分离技术，提高产品纯度来满足市场需求，提高企业核心竞争力。

关键词：气体深冷；分离技术；分析研究

引言

气体深冷分离技术是工业生产领域常用的一种方式，为了发挥此技术的功效和作用，需要将科学合理的选择气体分离装置作为基础要求，通过气体分离装置与深冷分离技术的配合保证氮气、氧气等的制取纯度。只有纯度达到标准才能正式投入使用，对于企业来说是促进稳定发展、提高综合竞争力的重要保障。深冷分离技术之所以被工业领域广泛应用，是因为其具备经济性、易操作等特点，能够满足绝大多数生产企业的要求。近年来为了更深层次的发挥深冷分离技术的优势，科研人员对其不断进行改良与升级，其制取的氮气和氧气纯度达到了99.9%，这为工业生产企业带来了更大的社会效益和经济价值，也因此更受社会各界的关注和重视。

1 气体分离技术概述

工业生产中常用的气体包括氧气、氮气、二氧化碳等，相关领域在使用这些气体时对纯度都提出了较高要求，一般来说纯度越高越有利于企业发展，这也是企业一直在探索提高气体制取纯度的主要原因。常用的气体分离技术包括：①精馏法，将不同气体通过混合冷凝后成为液体，依据液体沸点不同的原理采取精馏形式将单一气体分离出来；②分凝法，此方法与精馏法比较类似，都是利用不同沸点展开分离工作。不同之处是分凝法适用于沸点相差较大的情况；③吸收法，采用液体吸收剂，在温度、压力适宜的前提下将混合物中的某种物质进行吸收，包括物理吸收和化学吸收两种形式；④吸附法，以固体吸附剂为道具，将混合物中的固体进行吸附；⑤薄膜渗透法，借助高分子聚合物，选择渗透性较好的物质进行分离。不同的分离技术适用于不同场景和物质，为了制取高纯度的氧气、氮气等，要结合实际情况展开精准分析，在此基础上采取科学合理的方式，深入探索气体深冷分离技术。

2 气体深冷分离技术核心分析和具体流程

2.1 核心分析

气体深冷分离技术的核心工艺被称为“低温分离法”，也就是说依据气体混合物中各物质沸点不同的原理进行分离。在工业生产中气体深层分离技术由于其特有的优势，近年来应用范围越发广泛，频率也在不断提升，对于气体混合物而言，其最显著的区别就是物质沸点的不同，借助气体分离设备可以将物质沸点进行精准把控，如利用精馏塔将其准确区分，及时清楚其中的杂志，包括CO、CO2、C2H2等，这样留下的气体就是氧气或者氮气，既能够保证气体纯度，也可以推动设备的正常运行。与吸附法和薄膜渗透法等其它方式相比，深冷分离技术目标更加明确，在工作中会一直处于低温状态，对于温度有较高要求，这也是深冷分离技术的基础核心，对于清除杂质、分离气体混合物具有重要作用。通过大量实验研究表明，在低温高压环境下气体纯净度会更高，因此气体深冷分离技术可制取出纯度更高的气体，对于工业生产可以发挥重要作用。

2.2 具体流程

气体深冷分离技术作为一项工艺，其具体流程较为完整，深冷分离技术过程需要获取大量冷气，这些冷气如果能够被重复利用，其工艺生产价值也会有所展现。在气体深冷分离技术的应用中，有时需要借助换热气来保证气体冷热之间的平衡，如果温度过低可能会产生相反效果，无法保证制取气体的高纯度。在对气体混合物进行分离时一定要控制好温度，温度过高容易引起爆炸事故，造成安全隐患，不利于工业生产企业健康长久的发展，如果在制取过程中出现了温度过高的现象要及时利用相关措施进行降温，将温度控制在合理范围内。气体深冷分离技术的具体流程先要①去除清理杂质，即对其中的固体大颗粒杂质进行清理，利用自洁式空气过滤器或分子筛完成操作，将固体颗粒精准筛选出来，将其进行净化处理，处理之后将其依次投放到空气压缩机和冷却塔。在温度降低的过程中杂质会与水接触，接触之后其中含有的CO2气体和多余水分都会被分离出来，保证气体的干燥性。分离出来的气体一部分进入主换热器、一部分成为冷量的主要来源。在接下来的流程中，气体和液体会由于物质属性等方面的不同产生对流反应，逐渐在上塔底部形成一个液态氧层，下塔气体会通过吸收冷量形成液氮，同步分理出氧气和氮气。在完成以上流程之后，还需要进一步通过精馏提高氧气和氮气的纯度，将液体逐渐转变成气体，得到气态氧和气态氮。在气体深冷分离技术的整合流程中，各个环节环环相扣、彼此影响，任一环节出现问题都会影响最终纯度。②在对气体去除清理杂质之后，要将导出的气体再次处理，进一步提升氮气和氧气的纯度，将导出的气体投放到下塔中为分离做准备，下塔顶部的一部分氮气会经过相关工序的操作被送出，留下的气体会通过主冷凝蒸发器变成液氮。通过一段时间的冷却之后，这些液氮会再次被分离，最后通过精馏工序变成气体状态，保证气体纯度，充分发挥气体深冷分离技术的作用和优势。在整个过程中技术人员要明确分工，做好岗位工作，一定要保证操作的安全性与准确性。

3 气体深冷分离技术装置与设备

气体深冷分离技术被广泛应用于工业生产领域中，对于企业来说是提升经济效益、促进稳定发展的重要依据。气体深冷分离技术对装置和设备也有明确且较高的要求，其要满足相关性能需求才能完成气体制取和提纯工作。在气体深冷分离技术领域主要设备包括空气压缩机、空冷塔、循环水泵、精馏塔等，其可以在不同情况下完成除杂提纯等工作，形成了较为完善的气体深冷分离系统，有助于保证系统的稳定性和技术操作的规范性。在选择装置和设备时技术人员必须综合多方面因素考虑，既要考虑经济效益、更要保证运行安全，要根据企业实际情况选择设备功能、确定设备参数，在保证工作效果的同时尽可能的降低能源消耗和经济成本。如在选择空气压缩机时就要尽可能选择参数和性价比较高的设备，因为空气压缩机对工作环境和参数需求较为苛刻，必须要保证压力不能过高，如果设备参数选择不当会严重影响运行时间和工作效果。除此之外，技术人员在选择气体深冷分离装置和设备时一定要保证其质量过关，坚决不能为了控制成本而选择“三无”产品，在选择设备时要认真仔细的检查，经过层层筛选再作最终决定。还要结合企业实际经济情况将资金投入控制在合理范围内，选择好装置和设备之后要定期维修保养，延长其使用寿命，及时发现故障、解决问题，保证技术人员的工作安全。还应在生产现场放置一套备用装置以防发生突发情况。在运行过程中如果遇到突发情况要及时停止设备进行检查，决不能让有故障的设备继续工作，也不可长期疲劳工作，要对技术人员和装置设备负责，杜绝安全事故的发生。

4 结束语

综上所述，随着我国经济水平的进步和工业领域的发展，越来越多的新兴技术被应用于工业生产过程中，气体深冷分离技术就是其中一种。为了发挥此技术最大化优势，技术人员要明确其核心工艺和主要流程，在此基础上结合工业生产实际需求进行分析，将气体深冷分离基础科学应用于工作实践中，保证氧气、氮气等气体的制取纯度，为推动工业生产企业长久稳定发展提供切实保障，提高生产安全系数，达到提纯目标。

参考文献：

[1]曹蕊.气体深冷分离技术探讨[J].云南化工,2021,48(12):3.

[2]孙辉.气体深冷分离工艺探讨[J].石化技术,2018,25(11):200.