內(nèi)壓縮流程技術(shù)【絕版好資料，看到就別錯過】

內(nèi)壓縮流程技術(shù) 內(nèi)壓縮流程是空分設(shè)備的一種工藝流程組織方式，是相對于外壓縮流程而言的。外壓縮流程就是空分設(shè)備生產(chǎn)低壓氧氣，然后經(jīng)氧壓機(jī)加壓至所需壓力供給用戶，也稱之為常規(guī)空分。內(nèi)壓縮流程就是取消氧壓機(jī)，直接從空分設(shè)備的精餾塔生產(chǎn)出中、高壓力的氧氣供給用戶。該流程與常規(guī)外壓縮流程的主要區(qū)別在于，產(chǎn)品氧的供氧壓力是由液氧在冷箱內(nèi)經(jīng)液氧泵加壓達(dá)到，液氧在高壓板翅式換熱器中與高壓空氣進(jìn)行熱交換從而汽化復(fù)熱回收冷量送出冷箱。 目前 ,大型化工空分用戶和有較大液體需要量 的冶金空分用戶，都采用內(nèi)壓縮流程。 1 內(nèi)壓縮流程型式 1.1 按應(yīng)用領(lǐng)域分 按氧氣用在冶金領(lǐng)域還是化工領(lǐng)域分為冶金型和化工型。 冶金型行業(yè)一般對氧氣、氮氣產(chǎn)品壓力要求在 3.0 MPa 左右，大多采用空氣循環(huán)、膨脹空氣進(jìn)下塔的氧內(nèi)壓縮流程，采用增壓空氣壓縮機(jī) +液氧泵 +中壓換熱器取代氧氣透平壓縮機(jī)。 化工型行業(yè)氧氣產(chǎn)品壓力一般在 4.510.0 MPa。目前開發(fā)的流程型主要有：氮氣循環(huán)單泵內(nèi)壓縮流程，空氣循環(huán)雙泵內(nèi)壓縮流程，空氣循環(huán)單泵內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)下塔流程，空氣循環(huán)單泵內(nèi)壓縮膨 脹空氣進(jìn)上塔流程。 1.2 按制冷循環(huán)介質(zhì)分 按制冷循環(huán)介質(zhì)分有空氣制冷循環(huán)和氮氣制冷循環(huán)兩種型式。 空氣制冷循環(huán)以一股正流壓縮空氣為熱源，在主換熱器中與被加壓的液氧進(jìn)行熱交換。在液氧復(fù)熱、汽化的同時，將液氧的低溫冷量轉(zhuǎn)換為同一低溫等級空氣的冷量 ,使這股壓縮空氣冷卻和液化，實現(xiàn)空分設(shè)備的冷量平衡。 氮氣制冷循環(huán)是采用氮氣作為循環(huán)介質(zhì)來吸收和轉(zhuǎn)化加壓液氧的低溫冷量。但由于氮氣冷凝溫度和潛熱均比空氣小，這就決定了汽化同樣數(shù)量的加壓液氧，需要被加壓的氮氣量比空氣量更多且壓力更高，不是很經(jīng)濟(jì) ，故用循環(huán)氮氣作為加熱氣體的內(nèi)壓縮流程用得較少。 1.3 按膨脹空氣進(jìn)行入精餾塔的位置分 目前國內(nèi)外空分制造廠家所采用的內(nèi)壓縮流程絕大部分是空氣增壓流程。按膨脹空氣進(jìn)行入精餾塔的位置分為兩種型式：一種是膨脹空氣進(jìn)上塔，另一種是膨脹空氣進(jìn)下塔。 膨脹空氣進(jìn)上塔流程，主要針對產(chǎn)品液體量需求不大的用戶，產(chǎn)品液體總量一般是產(chǎn)品氧氣量的 35%。它的優(yōu)點是：流程簡單；采用常規(guī)增壓透平膨脹機(jī)，操作方便；中壓換熱器單個設(shè)計，可靠性高，液氧不會產(chǎn)生偏流；裝置的氧氬提取率大致與常規(guī)外壓縮空分相當(dāng)。 膨脹空氣進(jìn)下塔流程，是目前國內(nèi)制造的內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備中比較典型的流程，主要針對產(chǎn)品液體量需求大的用戶，產(chǎn)品液體總量可達(dá)到產(chǎn)品氧氣量的 10%以上。它的優(yōu)點是提取率高，如氬的提取可達(dá)到 90%以上。 2 特點 內(nèi)壓縮流程是相對于外壓縮流程而言的。與外壓縮流程相比，內(nèi)壓縮流程主要的技術(shù)變化在兩個部分：精餾與換熱。外壓縮流程空分是由精餾塔直接產(chǎn)生低壓氧氣，再經(jīng)主換熱器復(fù)熱出冷箱；而內(nèi)壓縮流程空分是從精餾塔的主冷凝蒸發(fā)器抽取液氧，再由液氧泵加壓至所需壓力，然后再由一股高壓空氣與液氧換熱，使其汽化出冷箱作為 產(chǎn)品氣體?？梢院唵蔚卣J(rèn)為，內(nèi)壓縮流程是用液氧泵加上空氣增壓機(jī)取代了外壓縮流程的氧壓機(jī)。 2.1 安全性提高 氧壓機(jī)在設(shè)計制造中需要考慮的安全因素較多，用液氧泵取代了氧壓機(jī)后，將壓縮過程中的危險取掉了，安全性提高。 2.2 占地面積小 內(nèi)壓縮流程中的空氣增壓機(jī)壓縮機(jī)可以單獨設(shè)置，也可以與主空壓機(jī)連體設(shè)置，都可以減少占地面積。用循環(huán)氮壓機(jī)的內(nèi)壓縮流程，也可以與氮壓機(jī)合二為一。另外還取消了氧壓機(jī)的占地面積。對用地緊張的新上項目和改擴(kuò)建項目很適合。 2.3 易于維護(hù) 用液氧泵取 代了氧壓機(jī)，氧壓機(jī)的制造和維護(hù)都要求高，液氧泵相對就方便多了。 2.4 滿足不同壓力產(chǎn)品的需要 對化工產(chǎn)品用戶，氧壓力、氮壓力高，氮產(chǎn)品壓力等級多，氮產(chǎn)品溫度高，裝置規(guī)模大，采用內(nèi)壓縮流程，可降低投資成本，設(shè)備可靠性高。 2.5 現(xiàn)場供氣和同時出售液體產(chǎn)品時競爭力大 對許多采用管道現(xiàn)場供氣方式的氣體公司，在經(jīng)營現(xiàn)場供氣業(yè)務(wù)的同時，通常還出售大量的液體產(chǎn)品。在這樣的情況下，內(nèi)壓縮流程空分就在運行成本上有較大的優(yōu)勢。 大中型空分設(shè)備流程的發(fā)展 從 1958 年我國試制成功第一套 3350m3/h 空分設(shè)備以來，大中型空分流程已經(jīng)歷了鋁帶蓄冷器凍結(jié)高低壓空分流程、石頭蓄冷器凍結(jié)全低壓空分流程、切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程、常溫分子篩凈化全低壓空分流程、常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程、常溫分子篩凈化填料型上塔全精餾制氬流程。各流程簡介如下： 1 鋁帶蓄冷器凍結(jié)高低壓空分流程 (簡稱第一代空分 ) 鋁帶蓄冷器凍結(jié)高低壓空分流程是我國最早的大中型空分設(shè)備的主導(dǎo)流程，標(biāo)志著我國在空氣分離設(shè)備的制造已實現(xiàn)了從小型向大型的飛躍發(fā)展。 典型產(chǎn)品： 3350m3/h(20 狀態(tài) )空分設(shè)備 ，這是我國第一代空分產(chǎn)品，流程組織較為復(fù)雜，主要由空氣過濾壓縮、高壓空氣壓縮、 CO2堿洗、氨預(yù)冷、膨脹制冷、換熱、精餾等系統(tǒng)組成。 【流程特點】 (1)加工空氣壓力分成低壓 (0.53 0.57MPa)和高壓 (16 20MPa)兩個等級。空分設(shè)備的冷量來源于兩個壓力等級下空氣的焦湯效應(yīng)、氮氣膨脹制冷和氨預(yù)冷系統(tǒng)制冷等三個方面。 (2)采用了氧、氮蓄冷器各兩只 (分別一只走正流、另一只走返流 )，內(nèi)充盤裝鋁帶填料，供換熱和清除低壓空氣中的水分和 CO2 用，蓄冷器的自清除效果采用返流氣量大于正流氣量 來保證，通常返流與正流氣的流量之比為1.03 1.04倍。 (3)采用了一對高壓換熱器來冷卻高壓空氣，高壓空氣中的 CO2 是通過堿洗塔堿液的洗滌，水分是通過氨預(yù)冷系統(tǒng)的凍結(jié)而清除的。 (4)將冷凝蒸發(fā)器分成主冷和輔冷兩部分，輔助冷凝蒸發(fā)器放置位置低于主冷凝蒸發(fā)器，利用液氧液位落差使上塔液氧不斷流入輔助冷凝蒸發(fā)器，同時被下塔頂部引入的壓力氮氣氣化成氧氣后，導(dǎo)入乙炔分離器吸附掉乙炔，作為產(chǎn)品氧氣的一部分輸出，這就保證了精餾塔的安全運行。主冷凝蒸發(fā)器為列管式 (共 17749根列管，溫差 1.8K)，輔助冷凝蒸 發(fā)器為盤管式 (溫差 3.2K)。 【流程缺點】 (1)流程組織較復(fù)雜。為了提供空分設(shè)備所需的部分冷量及由此而引起的高壓空氣中水分、 CO2 的清除問題，在冷箱外增設(shè)了高壓空氣壓縮機(jī)、堿洗塔、氨預(yù)冷系統(tǒng)等多套機(jī)組；同時冷箱內(nèi)設(shè)備也較多，使整套空分設(shè)備的操作、維護(hù)不便。 (2)蓄冷器的自清除問題沒有得到妥善解決，氧氣 (或氮氣 )和空氣的傳質(zhì)和傳熱雖按不同時間間隔錯開但卻在同一腔內(nèi)進(jìn)行，使產(chǎn)品的純度受到較大污染，氧氣純度由 99.5%O2下降到 99%O2，氮氣純度由 99.8%N2 下降到 98%N2，而后者由 于純度較低，只能放空；此外蓄冷器熱端溫差較大 (5) ，復(fù)熱不足損失大。 (3)膨脹機(jī)結(jié)構(gòu)為沖動式固定噴嘴的型式，效率較低，只有 60%左右。若用空氣作膨脹工質(zhì)，對膨脹后的空氣如何處理，沒有得到妥善解決，影響了空分流程的組織水平。 (4)氧提取率低，一般只有 83.3%。 (5)能耗高，設(shè)計值為 0.66kWh/m3O2，而實際運行值高達(dá) 0.70.9kWh/m3O2。 2 石頭蓄冷器凍結(jié)全低壓空分流程 (簡稱第二代空分 ) 管式石頭蓄冷器凍結(jié)全低壓空分流程，是我國第二代空分產(chǎn)品，主要由空氣過濾壓縮、空氣預(yù)冷、膨脹制冷、換熱、精餾等系統(tǒng)組成。 典型產(chǎn)品 :6000 m3/h 空分設(shè)備，標(biāo)志著我國氣體分離和液化設(shè)備工業(yè)正式進(jìn)入了全低壓空分流程的時代。 【流程特點】 (1)采用反動式固定噴嘴透平膨脹機(jī)?？諝庠诠潭▏娮旌腿~輪中進(jìn)行了兩次膨脹，使膨脹機(jī)效率有了很大的提高 (可達(dá) 80%)，空分設(shè)備的制冷手段得到了改善，因此使加工空氣由第一代空分流程的兩個壓力等級轉(zhuǎn)變到只要 0.5MPa(G)的一個壓力等級成為可能，實現(xiàn)了高低壓空分流程向全低壓空分流程的變革。 (2)將鋁帶蓄冷器改為石 頭蓄冷器，讓產(chǎn)品氧氣、氮氣始終走蛇管內(nèi)部換熱，保證了氧、氮純度不受污染，使氧的純度達(dá)到 99.6%O2，氮的純度達(dá)到10010 -6O2。 (3)為了清除凍結(jié)在石頭上的 CO2 和水分，除了采用正流空氣和返流污氮氣交替切換的方法外，還采用了中間抽氣法，即在蓄冷器中部抽出了相當(dāng)于加工空氣量 10%的空氣，這就保證了抽口以下正流氣量小于返流氣量的自清除要求，進(jìn)一步縮小了蓄冷器冷端溫差，使自清除更為徹底。 (4)膨脹后空氣送入上塔中部參與精餾，充分利用了上塔精餾潛力，提高了氧提取率 (可達(dá) 84%)。 (5)用循環(huán)液氧泵和液氧吸附器組成的強(qiáng)制循環(huán)來清除液氧中的乙炔等碳?xì)浠衔?，確保了空分設(shè)備的安全運行，取消了前一流程的輔助冷凝蒸發(fā)器。 (6)能耗比第一代空分有了明顯的下降，可達(dá)到 0.55 0.6kWh/m3O2。 【流程缺點】 (1)管式石頭蓄冷器中的石頭填料單位體積所具有的比表面積只有鋁帶的 1/5，而密度卻遠(yuǎn)比鋁帶大，因而處理同樣的空氣量，石頭蓄冷器比鋁帶蓄冷器體積要大 5 倍以上，這就使得石頭蓄冷器體積龐大、笨重，所需的安裝基礎(chǔ)必須深沉堅實，占地面積大，工程費用多。 (2)由于采用中 間抽氣法來保證蓄冷器的不凍結(jié)性，因而設(shè)置了相應(yīng)的抽氣閥箱和 CO2 吸附器，使冷箱內(nèi)設(shè)備及配管復(fù)雜化。 (3)膨脹機(jī)采用固定噴嘴，只能依靠調(diào)節(jié)壓力來調(diào)節(jié)氣量，因而膨脹量調(diào)節(jié)范圍較小，對空分變工況生產(chǎn)需要大量冷量時的適應(yīng)性較差，只能用增設(shè)備用膨脹機(jī)來解決冷量的調(diào)節(jié)問題，這顯得很不經(jīng)濟(jì)。 (4)主冷凝蒸發(fā)器仍為長列管式，管子數(shù)目仍然較多，體積大、制造難。 3 切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程 (簡稱第三代空分 ) 隨著高效率板翅式換熱器的研制成功和反動式透平膨脹機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，空分流程水平又大 大向前推進(jìn)了一步，出現(xiàn)了切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程，是我國第三代空分產(chǎn)品。主要由空氣過濾壓縮、空氣預(yù)冷、膨脹制冷、換熱、精餾 (含提氬設(shè)備 )等系統(tǒng)組成。 典型產(chǎn)品 :10000m3/h空分設(shè)備 【流程特點】 (1)板翅式換熱器，取代了石頭蓄冷器、列管式冷凝蒸發(fā)器及盤管式過冷器、液化器等，使單元設(shè)備的外形尺寸大大縮小，空分設(shè)備的冷箱也相應(yīng)縮小、跑冷損失減少、膨脹量下降、啟動時間縮短等一系列的良性循環(huán)，提高了空分設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。 (2)用切換式換熱器取代石頭蓄冷器后，由于用間壁式連續(xù)換 熱代替了蓄冷器的間歇換熱，使溫度場分布較為穩(wěn)定，同時在氣流通道中供水分和 CO2 凍結(jié)的空間也增大了，使切換周期可以延長，切換損失可由蓄冷器流程的 4%下降到 2%。 (3)采用了環(huán)流法來保證切換式換熱器的不凍結(jié)性，可使空氣和返流污氮氣冷端溫差由蓄冷器流程的 3.5 縮小到 2.5 ，這是一種較為完整的不凍結(jié)性的方法，不再需要中抽氣閥箱， CO2吸附器等附加設(shè)備，使流程簡化。 (4)采用反動式可調(diào)噴嘴的透平膨脹機(jī)，使膨脹機(jī)效率變化平穩(wěn)，對變工況生產(chǎn)適應(yīng)性強(qiáng)，同時采用了電機(jī)制動來回收膨脹機(jī)的對外做功。 (5)采用了體積小、重量輕、流通能力大的切換碟閥取代笨重的強(qiáng)制切換閥，使布置緊湊。 (6)氧提取率提高到 87%。 (7)能耗大大下降， 10000m3/h 空分設(shè)備一般為 0.49 0.52kWh/m3O2，6000m3/h 空分設(shè)備一般為 0.53 0.55kWh/m3O2。 【流程缺點】 (1)為了滿足切換式換熱器自清除要求，需要返流污氮氣量較大，一般而言，污氮氣量與總加工空氣量之比不得少于 55%，即純氮產(chǎn)量只能達(dá)到總加工空氣量的 45%，這樣，純氮氣和氧氣產(chǎn)量之比最多只能達(dá)到 1： 1，無法 滿足用戶對大量純氮氣需求。 (2)為滿足切換式換熱器的不凍結(jié)性要求，冷端要保證有一個最小溫差，空分設(shè)備的啟動要分成四個階段來完成，以避免水分和 CO2 進(jìn)入精餾塔內(nèi)，因而啟動操作要十分小心，比較麻煩。 這類流程由于技術(shù)落后，操作維護(hù)復(fù)雜，運轉(zhuǎn)周期較短，是下一步實施技術(shù)改造的重點對象。 4常溫分子篩凈化全低壓空分流程 (簡稱第四代空分 ) 隨著國際上分子篩凈化技術(shù)的發(fā)展和在空分設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。分子篩凈化空氣冷箱外 “ 前端凈化 ” 技術(shù)，代表著 20 世紀(jì) 70 年代國際空分設(shè)備流程發(fā)展的主導(dǎo)方向。該流程設(shè) 備主要由空氣過濾壓縮、空氣預(yù)冷、分子篩凈化、膨脹制冷、換熱、精餾等系統(tǒng)組成。 典型產(chǎn)品 :6000m3/h 空分設(shè)備 【流程特點】 (1)利用分子篩吸附劑在常溫下吸附空氣中水分和二氧化碳及碳?xì)浠衔锏奶匦?，將切換式換熱器的傳熱傳質(zhì)和換熱兩種功能分家，在冷箱外用分子篩吸附器清除空氣中水分和 CO2，在冷箱內(nèi)的換熱器僅起換熱作用，這樣不僅使進(jìn)冷箱的空氣較純凈，而且延長了換熱器的壽命。冷箱內(nèi)不再需要設(shè)置自動閥箱、液空液氧吸附器循環(huán)液氧泵及相應(yīng)的切換閥門管道等，使空分流程簡化，冷箱內(nèi)設(shè)備減少，操作維護(hù)方 便。 (2)由于主換熱器沒有自清除要求，冷端溫差不用嚴(yán)格限制，使純氮氣和氧氣產(chǎn)量比大大提高，可達(dá)到 2.3 2.5，可以滿足需要大量純氮氣的用戶要求。 (3)分子篩吸附器切換周期為 108 分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于切換式換熱器切換周期3.5 分鐘，因此空氣切換損失就大大減少，由通常的占加工空氣總量的 2%下降到 0.5%，有利于氧提取率的提高。同時切換次數(shù)的減少，精餾塔受切換而引起的波動干擾減少，有利于氬的提取。 (4)分子篩吸附器清除空氣中有害雜質(zhì)較徹底，空分設(shè)備的操作安全性好，連續(xù)運行周期可達(dá)二年以上。 (5)啟動和操作過程中，不需考慮自清除的影響，因而操作簡便，有利于實現(xiàn)變負(fù)荷操作和提高自動化控制水平。 (6)氧提取率提高到 90 92%，氬提取率 52%。 【流程缺點】 為了保證分子篩吸附器能在較佳的溫度 8 10 下工作，以充分發(fā)揮分子篩吸附劑的吸附效果，設(shè)置了制冷機(jī)組；同時為了分子篩吸附劑的加溫解吸，設(shè)置了電加熱器。為了保證再生時污氮氣有足夠的壓力，空壓機(jī)的排壓應(yīng)適當(dāng)提高，這些導(dǎo)致了能耗比切換式換熱器流程要高 4%，約為 0.510.57kWh/m3O2。 采用常溫分子篩雖 然具有切換損失少、操作維護(hù)方便等優(yōu)點，但由于能耗較高，所以它存在致命的缺點，很快就被新的帶增壓膨脹機(jī)的常溫分子篩凈化空分流程所代替。 5、常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程 (簡稱第五代空分 ) 在尋求降低能耗的途徑上，常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程的出現(xiàn)，是空分流程技術(shù) 的一大進(jìn)步。這一時期，國內(nèi)空分設(shè)備制造商紛紛應(yīng)用該技術(shù)，實現(xiàn)了制氧容量從小到大的全系列空分設(shè)備的升級換代，使我國的空分設(shè)備整體性能接近 20 世紀(jì) 80年代國際先進(jìn)水平。 典型產(chǎn)品 :6000m3/h空分設(shè)備。 【流程特點】 （ 1）在常溫分子篩凈化全低壓空分流程的基礎(chǔ)上，將膨脹機(jī)的制動發(fā)電機(jī)改成了增壓機(jī)。增壓機(jī)的作用是將膨脹空氣在膨脹過程中產(chǎn)生的功，直接用來使進(jìn)膨脹機(jī)的空氣增壓，使膨脹機(jī)前壓力的提高，就增加了單位膨脹空氣的制冷量，在空分設(shè)備所需冷量一定的情況下，減少了膨脹空氣量，總的加工空氣量也就相應(yīng)降低，使常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程的氧提取率進(jìn)一步提高、能耗進(jìn)一步下降。第五代空分的提取率可達(dá)到 93% 97%，氬提取率 54%60%。 (2)采用了全可控渦理論設(shè)計的三元流葉輪和全等溫冷卻的單軸空氣透平壓縮機(jī)。 (3)采用了立式單層床內(nèi)絕熱結(jié)構(gòu)的分子篩吸附器。 (4)成功地實現(xiàn)了計算機(jī)集散控制系統(tǒng)對空分流程的控制調(diào)節(jié)要求，使自動化控制水平上了一個臺階。 (5)由于加工空氣量下降了 4%，能耗與切換式換熱器凍結(jié)全低壓空分流程相當(dāng)，約為 0.47 0.53kWh/m3O2。 6、常溫分子篩凈化填料型上塔全精餾制氬空分流程 (第六代空分 ) 常溫分子篩凈化增壓膨脹空分流程，已作為主導(dǎo)流程在國際空分行業(yè)廣泛采用。但是為了進(jìn)一步提高空分設(shè)備效率、降低能耗， 20世紀(jì) 80年代初期，國外一些著名空分制造商開始 將規(guī)整填料技術(shù)應(yīng)用于空分設(shè)備上，到了 90年代采用規(guī)整填料和全精餾無氫制氬技術(shù)的空分設(shè)備已全面推向工業(yè)化應(yīng)用。主要由空氣過濾壓縮、高效空氣預(yù)冷、分子篩雙層床凈化、增壓膨脹制冷、換熱、精餾及全精餾制氬等系統(tǒng)組成。 典型產(chǎn)品 :6000、 20000m3/h空分設(shè)備 【主要特點】 (1)繼承了第五代空分的所有優(yōu)點：具有流程簡單，操作維護(hù)方便、采用 DCS 集散系統(tǒng)、切換損失少、碳?xì)浠衔锴宄龔氐住⒖辗衷O(shè)備的操作安全性好，連續(xù)運行周期大于二年等優(yōu)。 (2)采用規(guī)整填料型上塔代替篩板型上塔，上塔阻 力只有相應(yīng)篩板塔的1/4 1/6，使空壓機(jī)的排壓由 0.65MPa(A)下降到 0.61MPa(A)，使空壓機(jī)的能耗節(jié)約 5% 7%。 (3)由于上塔操作壓力降低、操作彈性大，使空分裝置的氧提取率進(jìn)一步提高，精餾塔的氧提取率可達(dá) 99.5%；空分設(shè)備氧提取率 97% 99%。 (4)精氬的制取采用低溫精餾法直接獲得，即一步到位的采用全精餾 (無氫 )制氬技術(shù)。節(jié)約了制氫能耗 3% 4%，同時，精餾塔氬提取率大大提高，可達(dá)65% 84%。精氬產(chǎn)品的品質(zhì)高：含氧量可以低于 2ppmO2。 (5)采用了高效空 氣預(yù)冷系統(tǒng)，空氣預(yù)冷系統(tǒng)設(shè)置水冷塔，充分利用干燥氮氣的吸濕性，使冷卻水溫降低，可減少冷水機(jī)組的制冷負(fù)荷；根據(jù)用戶用氮情況也可不另配冷水機(jī)組。 (6)分子篩純化空氣系統(tǒng)采用活性氧化鋁 -分子篩雙層床結(jié)構(gòu)，大大延長了分子篩的壽命，同時可使床層阻力減少。 (7)采用了高效增壓型透平膨脹機(jī)技術(shù)，膨脹機(jī)效率可達(dá) 83 88%。 (8)采用先進(jìn)的 DCS 計算機(jī)控制技術(shù)，實現(xiàn)了中控、機(jī)旁、就地一體化的控制，可有效的監(jiān)控整套空分設(shè)備的生產(chǎn)過程。成套控制系統(tǒng)具有設(shè)計先進(jìn)可靠、性能價格比高等特點。 (9)第六 代空分設(shè)備由于采用了多項新技術(shù)，節(jié)能效果顯著，與第五代空分相比設(shè)備總能耗約下降 8% 10%，制氧能耗為 0.37 0.43kWh/m3O2。 7、常溫分子篩凈化大型內(nèi)壓縮空分流程 典型產(chǎn)品： 16000、 28000、 30000、 40000m3/h 空分設(shè)備 ? 主要由空氣過濾壓縮、空氣預(yù)冷、分子篩凈化、空氣 (氮氣 )循環(huán)增壓系統(tǒng)、膨脹制冷、高壓換熱系統(tǒng)、精餾等系統(tǒng)組成。 【流程特點】 (1)內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備是在第六代空分設(shè)備流程的基礎(chǔ)上，采用液氧泵對氧產(chǎn)品進(jìn)行壓縮的一種流程形式。 根 據(jù)循環(huán)增壓機(jī)壓縮的介質(zhì)不同，流程形式可分為空氣循環(huán)和氮氣循環(huán)兩種流程。根據(jù)膨脹后空氣進(jìn)塔位置的不同，內(nèi)壓縮流程又可分為膨脹空氣進(jìn)上塔流程和膨脹空氣進(jìn)下塔流程。內(nèi)壓縮流程還可根據(jù)產(chǎn)品壓縮情況分為單泵內(nèi)壓縮流程和雙泵內(nèi)壓縮流程。 (2)與加壓液氧進(jìn)行換熱的空氣 (或氮氣 )壓力和流量的確定；高壓換熱系統(tǒng)的組織和精餾的組織等是內(nèi)壓縮空分流程的核心問題。所以，與常規(guī)外壓縮流程不同的是：內(nèi)壓縮流程要根據(jù)最終產(chǎn)品的壓力、流量及使用特點等具體情況經(jīng)過不斷的優(yōu)化計算，選擇合理的流程組織方式、最佳的氣化壓力和循環(huán)流量，使 空分設(shè)備的氧、氬提取率更高。 (3)內(nèi)壓縮流程取消了氧壓機(jī)，因而無高溫氣氧，火險隱患小、安全性好。主冷大量抽取液氧，保證碳?xì)浠衔锏姆e聚可能性降到最低程度。產(chǎn)品液氧在高壓下蒸發(fā)，使烴類物質(zhì)積累的可能性大大降低。特殊設(shè)計的液氧泵自動啟動與運行程序可有效地保證裝置的安全運行與連續(xù)供氧。 (4)內(nèi)壓縮流程的低溫高壓液氧泵均采用進(jìn)口產(chǎn)品，且在線冷備用，若運行泵出故障，則備用泵在 10秒鐘內(nèi)自動達(dá)到工作負(fù)荷，所以，內(nèi)壓縮流程的可靠性較高。 對于化工和石化用戶一般要求氧氣壓力很高，因而采用外壓縮則 必須是氧透 +活塞式氧壓機(jī)，而內(nèi)壓縮流程則只用一臺增壓空壓機(jī)替代了二臺氧壓機(jī)，其運行可靠性大大增加。 (5)高壓液氧泵操作方便，維修工作量極少。內(nèi)壓縮流程主空壓機(jī)與增壓空壓機(jī)如采用汽輪機(jī)一拖二的形式，布置緊湊，占地面積小。而氧壓機(jī)則需要有足夠多的安全距離，占地面積大，且基建費用高。 (6)內(nèi)壓縮流程的單位產(chǎn)品能耗與空分設(shè)備的規(guī)模、產(chǎn)品壓力、液體產(chǎn)品的多少有較大關(guān)系，由于內(nèi)壓縮的不可逆損失大，產(chǎn)品的提取率略低，內(nèi)壓縮流程的單位產(chǎn)品能耗要比常規(guī)外壓縮流程約高 3% 7%(按相同產(chǎn)品工況比較 )。 膜分離制 氮設(shè)備 一、膜分離制氮設(shè)備原理 膜氣體在膜中傳質(zhì)過程的研究推算起來實際已有 100 多年歷史了 ,人們對單一的氣體在聚合物及其膜中傳送進(jìn)行了大量的研究 , 從而在理論上得到了較好的發(fā)展 . 然而 , 膜在實際中的應(yīng)用卻是近幾十年間的事 , 較突出的例子是核武器中同位素鈾的分離 . 直到 20世紀(jì) 70年代末期 ,氣體在聚合物膜中的滲透性和選擇性已發(fā)展到具有工業(yè)化經(jīng)濟(jì)價值時 , 膜才象今天這樣得到大規(guī)模應(yīng)用。 中空纖維膜是用數(shù)以萬計的高分子材料制成的中空纖維絲聚合的膜組件。當(dāng)兩種或兩種以上的氣體混合通過高分子膜時，由于 各種氣體在膜中的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)的差異，導(dǎo)致不同氣體天膜中的滲透速率有所不同，根據(jù)這一特性，可將氣體分為 快氣 慢氣 。 氣體透過 中空聚合物膜是一個復(fù)雜的過程，其透過機(jī)制一般是氣體分子首先被吸附到膜的表面 溶解，然后在膜中擴(kuò)散，最后從膜的另一側(cè)解吸出來，膜分離技術(shù)依靠不同氣體在膜 中溶解和擴(kuò)散系數(shù)的差異來實現(xiàn)氣體的分離。當(dāng)混合氣體在一定的驅(qū)動力（膜兩側(cè)的壓力差或壓力比）作用下，滲透速率相當(dāng)快的氣體如水汽、氧氣、氫氣、氦氣、硫化 氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被排除，而滲透速率相對慢的氣體如氮 氣、 氬氣、甲烷和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)被富集從而達(dá)到混合氣體分離的目的。 因為膜分離器所選擇材質(zhì)其分離效率的限制，一般用于自空氣中分離氮氣的分離器其工業(yè)化組件以中空纖維膜較為突出，以中空纖維巨大的分離比表面積為基礎(chǔ)載體的工業(yè)化膜組件能較好的滿足客戶的分離要求，通常地，為了取得較好的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，達(dá)到低投入、低單耗的目的，膜制氮采用高壓流程 。 二、高壓流程膜制氮 壓縮空氣經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)除去油、塵埃等固體雜質(zhì)及大部分的氣態(tài)水 ,預(yù)熱后進(jìn)入膜分離器，滲透速率相當(dāng)快的氣體如水汽、氧氣、氫氣 、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被排除，而滲透速率相對慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)被富集；系統(tǒng)在 PLC或 DCS系統(tǒng)的控制下可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的輸出氮氣。以這種原理來實現(xiàn)氧氮分離的方法我們稱之為高壓流程膜制氮 (MKH-N)。 膜制氮設(shè)備主要特點 - 1、 裝置工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備投資省 2、 裝置占地面積小，可用于室內(nèi)、外操作 3、 裝置自動化程度高，開停車方便快捷； 10分鐘內(nèi)達(dá)到純度指標(biāo)。 4、 無閥門切換等運動部件，不需定期更換易 損件，維修量少。 5、 通過增加膜分離器，很容易擴(kuò)大氮氣產(chǎn)量。 6、 裝置運行和維護(hù)費用較 PSA 法制氮低；在純度 80 98%的范圍內(nèi)，具有優(yōu)越的性能價格比。它具有其它空氣分離方法所不可比擬的優(yōu)勢，運行能耗較低。 7、 裝置運行獨立性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，可靠性高，常溫低壓下工作，安全性能好 8、 裝置規(guī)模可從 0.2-50000 Nm3/h，產(chǎn)品氮氣純度可滿足 80-99.9%。 三、高壓流程膜制氮設(shè)備主要組成 1、空氣壓縮機(jī) 2、空氣源預(yù)處理組件 3、空氣緩沖罐 4、膜分離器 5、成品氮氣緩沖罐 6、切換閥門及相應(yīng)的管件 7、自動控制、檢測系統(tǒng) 8、可擴(kuò)展的減壓配置增壓系統(tǒng) 四、膜制氮設(shè)備安裝運行條件 1、安裝條件：安裝現(xiàn)場應(yīng)清潔、平整，吊車或叉車容易到達(dá)并進(jìn)行安裝； 2、使用環(huán)境要求：安裝現(xiàn)場周圍空氣應(yīng)干凈、無油霧、無腐蝕氣體，通風(fēng)良好； 3、配套條件：電源： 380V/50Hz/3 相五線； 冷卻水：符合工業(yè)用冷凍、冷卻水。 五、膜制氮設(shè)備選型注意事項 1、在具體選型前首先確認(rèn)對所需 氮氣設(shè)備最終產(chǎn)品氣的要求，在制造廠商的建議下確定所需設(shè)備的流程； 2、考察設(shè)備設(shè)計的合理性（每一個配件的設(shè)置是否合理、必需，并發(fā)揮其最大功效）； 3、考察設(shè)備運行的可靠性（考證設(shè)備設(shè)計中保證措施的合理性）； 4、制造廠商研究開發(fā)能力、制造經(jīng)驗及水平； 5、 全面計算制氮設(shè)備的成本（設(shè)備價格、投入設(shè)備所必備的水、電、場地及其費用，設(shè)備的使用維護(hù)成本，設(shè)備的使用壽命），而不僅僅只考慮設(shè)備的價格。 變壓吸附制氮設(shè)備 1、變壓式吸附制氮原理 變壓吸附制氮設(shè)備是采用碳分子篩為吸附 劑，利用變壓吸附原理來獲取氮氣的設(shè)備。在一定的壓力下，利用空氣的氧、氮在碳分子篩孔隙中擴(kuò)散速率不同而達(dá)到分離空氣的目的，即碳分子篩對氧的擴(kuò)散吸附遠(yuǎn)大于氮，通過可編程序來控制多個閥門的導(dǎo)通、關(guān)閉，達(dá)到兩吸附罐的交替循環(huán)，加壓吸附，減壓脫附的過程，而完成氧、氮的分離，得到所需純度的氮氣。 制氮機(jī)主要由兩個填滿碳分子篩的吸附塔組成，當(dāng)潔凈的壓縮空氣進(jìn)入吸附塔時，由于其中的 O2 在碳分子篩內(nèi)擴(kuò)散速率較快，使 N2 在氣相中得到富集；另一塔已完成吸附的碳分子篩則被減壓解吸，然后用 N2吹掃再生，使其恢復(fù)原有吸附能力 ，兩塔交替循環(huán)，即可得到純度為 99%-99.9%的廉價氮氣。再用氮氣凈化裝置除去其中微量的 O2， H2O 等雜質(zhì)， N2 純度可達(dá) 99.999%以上。 2、工藝特點： 能耗低，故運行成本比其它制氮工藝低； 結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小； 微電腦控制，只要輕輕一按， 30 分鐘，即可產(chǎn)出合格氮氣，即開即用，實現(xiàn)無人值守，純度、流量長期穩(wěn)定； 使用方便，省去了不斷更換鋼瓶的麻煩； 使用更安全，且無須支付運費。 3、應(yīng)用范圍 金屬熱處理 -滲碳、碳氮共滲、光亮退火、粉末金屬及磁 性材料燒結(jié)、氮基氣氛保護(hù)石油天然氣、化學(xué)工業(yè) -管道及容器空氣置換、注氮采油、化工過程保護(hù)氣電子工業(yè) -半導(dǎo)體及電子元件生產(chǎn)的氮氣保護(hù)煤炭工業(yè) -煤礦井下防滅火食品工業(yè) -充氮包裝、保鮮、酒類保存醫(yī)藥工業(yè) -原料及藥品充氮保存，中草藥防蟲、防霉玻璃工業(yè) -浮法玻璃生產(chǎn)過程的保護(hù)其他需用氮氣的工業(yè)部門 。 膜分離制氧設(shè)備 一、膜分離制氧基本原理 氣體在膜中傳質(zhì)過程的研究推算起來實際已有 100 多年歷史了，人們對單一的氣體在聚合物及其膜中傳送進(jìn)行了大量的研究 , 從而在理論上得到了較好的發(fā)展。然而 , 膜在實際 中的應(yīng)用卻是近幾十年間的事 , 較突出的例子是核武器中同位素鈾的分離。直到 20 世紀(jì) 70 年代末期，氣體在聚合物膜中的滲透性和選擇性已發(fā)展到具有工業(yè)化經(jīng)濟(jì)價值時，膜才像今天這樣得到大規(guī)模應(yīng)用。 一般說來，膜對所有氣體都是可以滲透的，只不過滲透的程度不同而已。氣體透過 中空聚合物膜是一個復(fù)雜的過程，其透過機(jī)制一般是氣體分子首先被吸附到膜的表面溶 解，然后在膜中擴(kuò)散，最后從膜的另一側(cè)解吸出來，膜分離技術(shù)依靠不同氣體在膜中溶 解和擴(kuò)散系數(shù)的差異來實現(xiàn)氣體的分離。當(dāng)混合氣體在一定的驅(qū)動力（膜兩側(cè)的壓力差或壓力比） 作用下，滲透速率相當(dāng)快的氣體如水汽、氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧 化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被富集，而滲透速率相對慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷 和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)被富集從而達(dá)到混合氣體分離的目的。 二、膜分離制氧設(shè)備的流程 根據(jù)分離條件中壓力 不同，通常我們將膜制氧分成兩種不同的工藝流程，用戶可根據(jù)不同的工況要求，選擇適合的流程以達(dá)到最低單耗的目的。 1、 高壓流程膜制氧 壓縮空氣經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)除去油、塵埃等固體雜質(zhì)及大部分的氣態(tài)水 ,預(yù)熱后進(jìn)入膜分離器，滲透速率 相當(dāng)快的氣體如水汽、氧氣、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側(cè)被富集，而滲透速率相對慢的氣體如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)被富集；系統(tǒng)在 PLC或 DCS系統(tǒng)的控制下可實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的輸出氧氣。 2、 負(fù)壓流程制氧 經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)后的原料空氣，凈化除去粉塵再進(jìn)入膜分離器，滲透速率相對慢的氣體，如氮氣、氬氣、甲烷和一氧化碳等被滯留在膜的滯留側(cè)富集后作為廢氣排出，以真空泵抽真空將滲透側(cè)的富氧空氣收集作為產(chǎn)品氣。系統(tǒng)在 PLC或 DCS 系統(tǒng)的控制下可連續(xù)獲得穩(wěn)定純度的氧氣。 三、膜分離制氧設(shè)備的特點 膜法氧氮分離設(shè)備主要特點 1、 裝置工藝流程簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)備投資省 2、 裝置占地面積小，可用于室內(nèi)、外操作 3、 裝置自動化程度高，開停車方便快捷； 10分鐘內(nèi)達(dá)到氧濃度。 4、 無閥門切換等運動部件，不需定期更換易損件，維修量少。 5、 通過增加膜分離器，很容易擴(kuò)大富氧空氣產(chǎn)量。 6、 裝置運行和維護(hù)費用較 PSA 法制氧低；在純度 25 35%的范圍內(nèi)，具有優(yōu)越的性能 價格比。在助燃應(yīng)用方面，它具有其它空氣分離方法所不可 比擬的優(yōu)勢，運行能耗較低。 7、 裝置運行獨立性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，可靠性高，常溫低壓下工作，安全性能好。 8、 裝置規(guī)?？蓮?0.2-50000 Nm3/h，產(chǎn)品氧氣純度可達(dá) 25-45%； 四、膜分離制氧設(shè)備的基本組成 高壓流程設(shè)備主要組成 /低壓流程設(shè)備組成 1、空氣壓縮機(jī) / 1、鼓風(fēng)機(jī)組 2、空氣源預(yù)處理組件 / 2、除塵、冷卻器 3、空氣緩沖罐 / 3、膜分離器 4、膜分離器 / 4、成品氧氣緩沖罐 5、成品氧氣緩沖罐 / 5、切 換閥門及相應(yīng)的管件 6、切換閥門及相應(yīng)的管件 / 6、真空泵機(jī)組 7、自動控制、檢測系統(tǒng) / 7、氧氣增壓機(jī) 8、可擴(kuò)展的增壓系統(tǒng) / 8、自動控制、檢測系統(tǒng) 五、膜制氧設(shè)備安裝運行條件 1、安裝條件：安裝現(xiàn)場應(yīng)清潔、平整，吊車或叉車容易到達(dá)并進(jìn)行安裝； 2、使用環(huán)境要求：安裝現(xiàn)場周圍空氣應(yīng)干凈、無油霧、無腐蝕氣體，通風(fēng)良好； 3、配套條件：電源： 380V/50Hz/3相五線； 4、冷卻水：符合工業(yè)用冷凍、冷卻水。 六、膜制氧設(shè)備選型 注意事項 1、在具體選型前首先確認(rèn)對所需氧氣設(shè)備最終產(chǎn)品氣的要求，在制造廠商的建議下確定所需設(shè)備的流程； 2、考察設(shè)備設(shè)計的合理性（每一個配件的設(shè)置是否合理，必需，并發(fā)揮其最大功效）； 3、考察設(shè)備運行的可靠性（考證設(shè)備設(shè)計中保證措施的合理性）； 4、制造廠商研究開發(fā)能力、制造經(jīng)驗及水平； 5、 全面計算制氧設(shè)備的成本（設(shè)備價格、投入設(shè)備所必備的水、電、場地及其費用，設(shè)備的使用維護(hù)成本，設(shè)備的使用壽命），而不僅僅只考慮設(shè)備的價格。 天然氣概況 一、天然氣概述 天然氣無色、無味、無毒且無腐蝕性，主要成分為甲烷，也包括一定量的乙烷、丙烷和重質(zhì)碳?xì)浠衔铩＿€有少量的氮氣、氧氣、二氧化碳和硫化物。另外，在天然氣管線中還發(fā)現(xiàn)有水分。 甲烷的分子結(jié)構(gòu)是由一個碳原子和四個氫原子組成，燃燒產(chǎn)物主要是二氧化碳和水。 CH4 2O2 CO2 2H2O 與其它化石燃料相比，天然氣燃燒時僅排放少量的二氧化碳粉塵和極微量的一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物，因此，天然氣是一種清潔的能源。 二、天然氣利用的歷史 1、天然氣的發(fā)現(xiàn)和早期應(yīng)用 在公元前 6000 年到公元前 2000 年間，伊朗首先發(fā)現(xiàn)了從地表滲出的天然氣。許多早期的作家都曾描述過中東有原油從地表滲出的現(xiàn)象，特別是在今日阿塞拜疆的巴庫地區(qū)。滲出的天然氣剛開始可能用作照明，崇拜火的古代波斯人因而有了 永不熄滅的火炬 。中國利用天然氣是在約公元前 900 年。中國在公元前 211年鉆了第一個天然氣氣井，據(jù)有關(guān)資料記載深度為 150米（ 500英尺）。在今日重慶的西部，人們通過用竹竿不斷的撞擊來找到天然氣。天然氣用作燃料來干燥巖鹽。后來鉆井深度達(dá)到 1000 米，至 1900 年已有超過 1100口鉆井。 直到 1659 年在英國發(fā)現(xiàn)了天然氣，歐洲人才對它有所了解，然而它并沒有得到廣泛應(yīng)用。從 1790 年開始，煤氣成為歐洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美，石油產(chǎn)品的第一次商業(yè)應(yīng)用是 1821年紐約弗洛德尼亞地區(qū)對天然氣的應(yīng)用。他們通過一根小口徑導(dǎo)管將天然氣輸送至用戶，用于照明和烹調(diào)。 2、天然氣管線的改進(jìn) 由于還沒有合適的方法長距離輸送大量天然氣，天然氣在整個十九世紀(jì)只應(yīng)用于局部地區(qū)。工業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用能源主要還是煤和石油。 1890 年，燃?xì)廨斔图夹g(shù)發(fā)生了重大的突破，發(fā)明了防漏管線連接技術(shù)。然 而，材料和施工技術(shù)依然較復(fù)雜，以至于在離氣源地 160 公里（ 100英里）的地方，天然氣仍無法得以利用。因而，當(dāng)生產(chǎn)城市煤氣時，伴生氣通常燒掉（即在井口燃燒掉），非伴生氣則留在地下。 由于管線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，十九世紀(jì)二十年代長距離天然氣輸送成為可能。 1927年至 1931 年，美國建設(shè)了十幾條大型燃?xì)廨斔拖到y(tǒng)。每一個系統(tǒng)都配備了直徑約為 51厘米（ 20 英寸）的管道，并且距離超過 320 公里。在二戰(zhàn)之后，建造了許多輸送距離更遠(yuǎn)、更長的管線。管道直徑甚至可以達(dá)到 142厘米。十九世紀(jì)七十年代初，最長的一條天然氣輸送管 線在前蘇聯(lián)誕生。例如，將位于北極圈的西西伯利亞氣田的天然氣輸送到東歐的管線，全長 5470 公里，途經(jīng)烏拉爾山和 700 條大小河流。結(jié)果，世界最大的 Urengoy 氣田的天然氣輸送到東歐，然后再送到歐洲消費。另外一條管線是從阿爾及利亞到西西里島，雖然距離較短，但施工難度也很大，該管線管徑為 51厘米，沿途要穿越地中海，所經(jīng)過的海域有時深度超過 600 米。 三、 什么是 LNG？ 當(dāng)天然氣在大氣壓下，冷卻至約 -162 時，天然氣由氣態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)，稱為液化天然氣（ Liquefied Natural Gas， 縮寫為 LNG）。 LNG 無色、無味、無毒且無腐蝕性，其體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的 1/600， LNG 的重量僅為同體積水的 45%左右，熱值為 52MMBtu/t（ 1MMBtu=2.52108cal ）。 四、液化天然氣鏈 天然氣從氣田開采出來，要經(jīng)過處理、液化、航運、接收和再氣化等幾個環(huán)節(jié)，最終送至終端用戶。液化過程能凈化天然氣，除去其中的氧氣、二氧化碳、硫化物和水。這個處理過程能夠使天然氣中甲烷的純度接近 100%。 1、天然氣田開發(fā) 天然氣田蘊藏在地層內(nèi)，一般通過地震學(xué)數(shù)據(jù)探 測天然氣田構(gòu)造及氣田深度，也可用磁力儀，通過測量地球表面磁場的微小變化來尋找天然氣和石油。開采天然氣田的技術(shù)在現(xiàn)代石油工業(yè)中已相當(dāng)成熟。 2、天然氣液化 天然氣被冷卻至約 -162 變成液態(tài)，這將使其體積減少約 600 倍，便于儲存和運輸。 3、 LNG 船 LNG 船是指將 LNG 從液化廠運往接收站的專用船舶。 LNG 船的儲罐是獨立于船體的特殊構(gòu)造。在該船舶的設(shè)計中，考慮的主要因素是能適應(yīng)低溫介質(zhì)的材料，對易揮發(fā) /易燃物的處理。船只尺寸通常受到港口碼頭和接收站條件的限制。目前 125000m3 是最常用的尺寸， 138000m3 是現(xiàn)有船只中最大的尺寸。 LNG船的使用壽命一般為 35年 -40年。 目前世界液化天然氣船的儲罐系統(tǒng)有自撐式和薄膜式兩種（如下圖所示）。自撐式有 A型和 B 型兩種， A 型為棱形或稱為 IHI SPB， B 型為球形。 4、液化天然氣接收終端 液化天然氣的接收終端內(nèi)建有專用碼頭，用于運輸船的靠泊和卸船作業(yè)；儲罐用于容納從 LNG 船上卸下來的液化天然氣；再氣化裝置則是將液化天然氣加熱使其變成氣體后，經(jīng)管道輸送到最終用戶。 液化天然氣在再氣化過程中所釋放的冷能 可被綜合利用。一般而言，約有 25%的冷能可被利用。 五、什么是 CNG 和 LPG? 壓縮天然氣 (Compressed Natural Gas,簡稱 CNG)是天然氣加壓 (超過3,600 磅 /平方英寸 )并以氣態(tài)儲存在容器中。它與管道天然氣的組分相同。 CNG可作為車輛燃料利用。 LNG 可以用來制作 CNG，這種以 CNG為燃料的車輛叫做 NGV（ Natural Gas Vehicle）。與生產(chǎn) CNG 的傳統(tǒng)方法相比，這套工藝要求的精密設(shè)備費用更低，只需要約 15%的運作和維護(hù)費用。 液化石油氣 (Liquefied Petroleum Gas,簡稱 LPG)經(jīng)常容易與 LNG混淆，其實它們有明顯區(qū)別。 LPG的主要組分是丙烷（超過 95%），還有少量的丁烷。LPG 在適當(dāng)?shù)膲毫ο乱砸簯B(tài)儲存在儲罐容器中，常被用作炊事燃料。在國外， LPG被用作輕型車輛燃料已有許多年。 六、使用天然氣會中毒嗎？ 天然氣的主要成分是甲烷（ CH4），它本身是一種無毒可燃的氣體。同其它所有燃料一樣，天然氣的燃燒需要大量氧氣（ O2）。如果居民用戶在使用灶具或熱水器時不注意通風(fēng)，室內(nèi)的氧氣會大量減少，造成天然氣的不完全燃燒。不完全燃燒的 后果就是產(chǎn)生有毒的一氧化碳（ CO），最終可能導(dǎo)致使用者中毒（反應(yīng)式見下）。 2CH4+3O22CO+4H2O 七、天然氣的用途 天然氣主要可用于發(fā)電，以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)電廠的廢物排放水平大大低于燃煤與燃油電廠，而且發(fā)電效率高，建設(shè)成本低，建設(shè)速度快；另外，燃?xì)廨啓C(jī)啟停速度快，調(diào)峰能力強(qiáng)，耗水量少，占地省。 天然氣也可用作化工原料。以天然氣為原料的一次加工產(chǎn)品主要有合成氨、甲醇、炭黑等近 20個品種，經(jīng)二次或三次加工后的重要化工產(chǎn)品則包括甲醛、醋酸、碳酸二甲酯等 50 個品 種以上。以天然氣為原料的化工生產(chǎn)裝置投資省、能耗低、占地少、人員少、環(huán)保性好、運營成本低。 天然氣廣泛用于民用及商業(yè)燃?xì)庠罹摺崴?、采暖及制冷，也用于造紙、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行業(yè)，還可用于廢料焚燒及干燥脫水處理。 天然氣汽車的一氧化碳、氮氧化物與碳?xì)浠衔锱欧潘蕉即蟠蟮陀谄汀⒉裼桶l(fā)動機(jī)汽車，不積碳，不磨損，運營費用很低，是一種環(huán)保型汽車。 中國空分設(shè)備市場現(xiàn)狀與近期發(fā)展 吳兆龍 林德工藝裝置有限公司 ,大連市金州區(qū)龍灣路 5-1 號 116100 【摘要】概述了中國空分市 場的現(xiàn)狀，指出了中國空分制造業(yè)與國外各大公司相比存在的差距。簡要分析了國內(nèi)空分制造業(yè)經(jīng)多年的發(fā)展已具有的實力，在材料和人工成本上具有的競爭優(yōu)勢；與國外空分行業(yè)的差距在逐步縮小：對差距與不足及近期發(fā)展的對策談了一些看法。 關(guān)鍵詞：空分設(shè)備；市場份額；經(jīng)濟(jì)背景；優(yōu)勢與劣勢；對策 1 國內(nèi)外空分市場概況 近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長，中國空分設(shè)備制造業(yè)也逐步發(fā)展，特別是在大型空分項目上，國產(chǎn)設(shè)備的市場份額在逐年上升，以往外國大公司在大型空分項目上一統(tǒng)天下的局面正在逐步改觀。但是 ，我們應(yīng)該充分認(rèn)識到，在大型空分設(shè)備項目上，我們的綜合能力與水平同外國各大公司相比，還存在一定的差距。在世界空分設(shè)備市場，每年大部分份額由外國大公司所瓜分。 這八大公司大多數(shù)都向中國供過大中型空分設(shè)備，僅德國 Linde公司就向中國供過五十多套空分設(shè)備，而法液空、 BOC、 PRAXIAIR、 MESSER 在中國已投資多家氣體公司，僅 MESSER 到 1999年底在中國已投資了 15家合資企業(yè)，總投資達(dá) 1.7 億美元。另外，法液空與杭氧合資成立液空 (杭州 )有限公司，林德與金重合資成立林德工藝裝置有限公司，主要從事空 分設(shè)備的生產(chǎn)制造業(yè)務(wù)。 當(dāng)然，中國的空分市場也是世界空分市場的一部分。由于原來的基礎(chǔ)落后，與國外的差距很大。改革開放后，引進(jìn)許多大型成套裝置，特別是 20 世紀(jì) 90年代后經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，促進(jìn)大型鋼鐵和化工企業(yè)的投入增加，大型空分設(shè)備的引進(jìn)進(jìn)一步加快，從而促進(jìn)國內(nèi)企業(yè)從配套能力到設(shè)計、制造、安裝、運行管理的整體水平進(jìn)一步提高，逐步形成以杭氧、開空、川空為核心企業(yè)的三足鼎立的局面。其中杭氧到 2002 年占國內(nèi)份額的 68%左右，而大型裝置則占國內(nèi)份額的 70以上， 2002 年的工業(yè)總產(chǎn)值達(dá) 106873 萬元，銷售收入 達(dá) 105611 萬元， 2003 年上半年新訂 “2 萬 ” 等級以上的空分有十多臺，最大裝置創(chuàng)國內(nèi)記錄 -“5 萬 ” 級空分；川空則是后起之秀， 2002年躍居第二，工業(yè)總產(chǎn)值達(dá) 40319萬元，銷售收入達(dá) 36378 萬元， 2003 年上半年新訂 “2 萬 ” 級以上的空分有 3個，最大裝置達(dá) “2.8 萬 ” ；開空近年來也發(fā)展很快， 2002 年的工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)25648 萬元，銷售收入達(dá) 25777 萬元，最大空分設(shè)備做到 “4 萬 ” 。除此之外，還有哈氧、蘇氧、邯氧、江氧等中小型企業(yè)占有一小部分空分市場份額，外資企業(yè)液空 (杭州 )與林德工藝裝置有限公司近年來在 大型空分設(shè)備上業(yè)績都呈現(xiàn)逐步增長趨勢。 2 中國空分市場的宏觀經(jīng)濟(jì)背景 在世界經(jīng)濟(jì)不景氣，特別是發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)衰退的情況下，中國宏觀經(jīng)濟(jì)形勢依然呈現(xiàn)出良好的發(fā)展局面。至 2002 年，中國 GDP 達(dá) 102239.8 億元人民幣， 比上年度增長 8%。中國的經(jīng)濟(jì)總量已躍居世界第六，化肥產(chǎn)量 1999年達(dá) 3251 萬噸，鋼產(chǎn)量 2001 年達(dá) 1.58 億噸。而冶金、機(jī)械、石油化工的增長幅度一直高于綜臺經(jīng)濟(jì)增長率。原因在于中國是個發(fā)展極不平衡的發(fā)展中國家，基礎(chǔ)工業(yè)裝備落后，為了加速經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，必須加大對固定資產(chǎn)的投 入，因此，20世紀(jì) 90年代后中國經(jīng)擠持續(xù)增長的直接原因是與每年增長率大于 10%的社會固定資產(chǎn)投入分不開的。即便是發(fā)達(dá)的美國，在過去的 10 年中，氣體工業(yè)的增長率是 GDP 增長率的 1.25 1.5 倍。 2003 年預(yù)計中國 GDP增長將達(dá) 7%，社會固定資產(chǎn)投資增長仍將超過 10%，國家將對重點的大型工程項目的投入逐步實施，冶金鋼鐵企業(yè)擴(kuò)建，改造淘汰低水平的生產(chǎn)裝置，提高效率，降低能耗；大型石油化工 (化肥、煉油、乙烯 )工程的擴(kuò)建、增容；醫(yī)療、電子工業(yè)等的發(fā)展，引發(fā)對氣體的需求。 這些良好的經(jīng)濟(jì)背景，直接擴(kuò)大了空分設(shè) 備市場的需求。國家宏觀經(jīng)濟(jì)政策對基礎(chǔ)工業(yè)的影響是直接的、即時的，如鋼材市場的限產(chǎn)壓庫；而對空分設(shè)備這樣的工業(yè)裝備行業(yè)的影響是間接的、滯后的。因此，可以預(yù)見目前良好的經(jīng)濟(jì)形勢至少可以保證空分設(shè)備行業(yè)在今后 35 年保持穩(wěn)定的增長。在未來幾年中，中國的鋼鐵、化工、電子、制造加工業(yè)、食品、保健和其他所有氣體用戶將繼續(xù)推動氣體工業(yè)的發(fā)展，其年增長率至少為 15%。而在亞洲，氣體工業(yè)比中國還滯后的國家如印度、越南也將步入高速發(fā)展的時期。 中國目前的空分市場是總量大，均量小，個量 (單項指標(biāo) )不足，持續(xù)增長仍有一定的 增長空間。就拿亞洲和澳大利亞來說， 2000 年制氧能力的總和約為 200000t d，其中中國占 35%。 日本占 30% ，韓國占 12.5%， 中國臺灣占5%，澳大利亞占 4%，馬來西亞占 3%，印尼占 3%，泰國占 2%，新加坡占 1.5%，其它 4%。從均量上看。 日本是中國的 4.5 倍。中國的鋼產(chǎn)量約為日本的 1.5倍， 而制氧能力卻僅為日本的 1.17倍；從個量上看，中國空分基本是氧、氮、氬的制取，而高純氮、氦等稀有氣體的制取尚不足。因此，中國空分設(shè)備的發(fā)展仍有一定的空間。所以，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，努力開拓市場，尋求進(jìn)一步 發(fā)展。 從歷史的發(fā)展來看，改革開放前，中國的空分行業(yè)與國外的差距相當(dāng)大。改革開放后，隨著國外大空分的引進(jìn)，促使中國的空分業(yè)迅猛發(fā)展。而這一時期世界的空分業(yè)也出現(xiàn)過幾次較大的技術(shù)改進(jìn)，例如，板翅式換熱器、分子篩吸附器、規(guī)整填料塔等等，中國的空分業(yè)也迅速跟進(jìn)，使得中國的空分業(yè)與國際上的差距在逐步縮小。從目前的情況來看，造成這種差距既有技術(shù)上的原因，也有經(jīng)濟(jì)上的原因。從技術(shù)上講，以杭氧為首的國內(nèi)大型骨干企業(yè)已具備“60000” 級的空分設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝能力，但尚無成熟的經(jīng)驗和獨立承包的業(yè)績。如果沒有鎮(zhèn) 海化工的 “28000” 空分的成功改造與寶鋼系列大空分的配套供貨的經(jīng)驗，如果寶鋼不把 “30000” 空分改造給杭氧，中國的空分業(yè)就不可能跨出 “30000” ，邁向 “40000” 、 “50000” 、 “60000” 級的裝置。因為大型空分設(shè)備是實踐性很強(qiáng)的項目，如果沒有大型成套項目，就不可能有與之相配套的大型單元設(shè)備。沒有成熟的大型單元設(shè)備，也不可能有運行穩(wěn)定可靠的成套裝置。即便是外國大公司也是如此，像寶鋼 5#“72000” 和 6#“60000”空分設(shè)備，外方在安裝調(diào)試過程中也遇到過很多問題，每次解決問題的過程都是積累經(jīng)驗 的過程。 大型空分設(shè)備的運行成功反映的是行業(yè)的整體綜合發(fā)展水平的提高，從單元設(shè)備、控制元件到整體的匹配性，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，都要求有很高的水平。這種高水平不僅需要長期的理論研究為指導(dǎo)，還需要長期的實踐經(jīng)驗來驗證。我們的企業(yè)更需要的是這種機(jī)會。反之，如果寶鋼不把 “30000” 空分給國內(nèi)業(yè)戶，又有誰會將 “30000” 空分給國內(nèi)業(yè)戶呢 ?因為大型空分設(shè)備是投入大，運行有一定風(fēng)險的項目，一般空分用戶不會輕易把 “30000” 級空分給尚無這樣業(yè)績的供貨商。從這點上講，國家應(yīng)給企業(yè)以扶持，企業(yè)間應(yīng)給予支持與合作 ，以促進(jìn)我們的大型空分有突破性發(fā)展。因此，嚴(yán)格地說，這不僅是個技術(shù)上的瓶頸，更大程度上是經(jīng)濟(jì)上的瓶頸。同樣，這種差距也不僅僅是技術(shù)上的差距，更大程度上仍是經(jīng)濟(jì)上的差距。 從目前現(xiàn)狀來石，內(nèi)資企業(yè)與外資企業(yè)相比，在 “30000” 級以下的項目上內(nèi)資企業(yè)有較大的優(yōu)勢；在 “30000 50000” 級的項目上內(nèi)資企業(yè)是弱勢；在 “60000” 級以上的項目上內(nèi)資企業(yè)基本不具備競爭力。 3 內(nèi)資企業(yè)的優(yōu)勢分析 改革開放后，中國空分設(shè)備市場在大型裝置上 由外國大公司一 統(tǒng)天下的局面逐步有所改觀， 20 世 紀(jì) 80 年代， 10000m3 h(O2)以上的空分設(shè)備基本由外國公司承包，到 90 年代末，杭氧承擔(dān)鎮(zhèn)海 化工的 28000m3 h(O2)、寶鋼的 30000m3 h(O2) 的改造、渭南化肥的 40000m3 h(O2)配氬、寶鋼 系列大型空分的國內(nèi)配套，都標(biāo)志著國內(nèi)已具備設(shè) 計制造 30000m3 h(O2)級以上空分設(shè)備的能力。 2001 年杭氧承包寶鋼 30000m3 h(O2)、 2002 年開 空德州“40000” 、 2003 年杭氧北臺 “50000” 空分 設(shè)備供貨合同的簽訂，在中國空分史上樹起了一座座里程碑。因此，在 突破 30000m3 h(O2)級空分 設(shè)備之后，為中國空分制造業(yè)向超大規(guī)模的空分設(shè)備的發(fā)展更邁近一步。盡管此間的國內(nèi)大空分的大部分份額仍被外國公司搶走 ,如 2002 年林德馬鋼 “43000” 、南京揚子 ?BOC“38500” 及武鋼 “60000” ； 2002 年法液空的兗州 “60000” ，金陵石化“56000” ，鞍鋼 “35000” 以及最近林德本溪兩套 “35000” ，但在短短的幾年內(nèi)國內(nèi)空分制造企業(yè)取得如此業(yè)績還是令人鼓舞的。同時，在為國外大型空分設(shè)備配套過程中，也促進(jìn)國內(nèi)空分制造企 業(yè)的能力與水平的提高，寶鋼 6#空分設(shè)備的引進(jìn) 與配套就是一個很好的例證。 目前，國內(nèi)空分制造企業(yè) 20000m3 h(O2)級 以下的空分設(shè)備的技術(shù)與流程已經(jīng)成熟，應(yīng)有充分的能力與國外公司競爭。首先，國內(nèi)空分制造企業(yè)有較低的綜合經(jīng)營成本，使得國產(chǎn)：空分設(shè)備在初期投入成本上有較強(qiáng)的競爭力。 從材料成本上看，普通碳鋼國際市場的價格略 高于國內(nèi)市場；鋁合金材料，國際市場常用的 ASME-5083(德國 A1Mg4.5Mn 系列 )與國內(nèi)相仿； 不銹鋼材料，國際市場價格比國內(nèi)市場便宜，綜合 起來計算：國際市場的這些材料成本與國內(nèi)市場相仿，加 之進(jìn)口關(guān)稅及運費，原材料綜合成本高出國 內(nèi)成本；而配套設(shè)備如控制元件、過濾器、壓縮 機(jī)、泵、閥門、儀表系統(tǒng)、 DCS 等，國外市場價格 比國內(nèi)高得多。在人工成本就方面，國內(nèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 國外，由此看來，國外產(chǎn)品僅人工成本就比國內(nèi)高 出一大部分，其產(chǎn)品的最終報價也超出國內(nèi)很多， 因此國內(nèi)產(chǎn)品在價格上有很大的競爭優(yōu)勢。雖然國外的產(chǎn)品在綜合質(zhì)量水平上比我們的高，但是，以性能價格比考慮， 國產(chǎn)設(shè)備有明顯的優(yōu)勢。近年來，外國公司在大型空分設(shè)備上逐步降低價格，充分說明內(nèi)資企業(yè)能力的增強(qiáng)給他們造成了壓力。 但是，從長遠(yuǎn)來 看，單純的低成本優(yōu)勢應(yīng)該說 是有局限性的。隨著中國加入 WTO， 中國經(jīng)濟(jì)逐步融人世界經(jīng)濟(jì)體，國際市場料工費的綜合成本逐漸趨于平衡，人民幣有預(yù)期升值的可能，中國境內(nèi)的勞動密集型產(chǎn)品的成本必然上升，從而也使單件小批量生產(chǎn)特性的空分設(shè)備的料工費成本上升，其中人工成本增長幅度會更大。另一方面，跨國公司的優(yōu)化資源配置、料工費的本地化、外資嫁接的 “ 水土不服 ” 也將逐漸減弱，會使其成本逐步降低， 與國內(nèi)空分制造業(yè)產(chǎn)品的價格差距會越來越小，并 逐步對國內(nèi)空分制造業(yè)構(gòu)成威脅。所以，國內(nèi)空分 制造業(yè)應(yīng)在充分利用現(xiàn)有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上 ，盡快在技 術(shù)開發(fā)及經(jīng)營規(guī)模等方面增加投入，在項目管理方面提高水平，爭取在短時間內(nèi)有所突破。 4 內(nèi)資企業(yè)的差距與不足 戰(zhàn)略上，應(yīng)抓住市場機(jī)遇，加強(qiáng)人才培訓(xùn)，提 高人才素質(zhì)，特別是在大型空分項目亡的技術(shù)水平 與項目的管理水平有待進(jìn)一步提高，才能創(chuàng)出良好 的業(yè)績以博得國內(nèi)氣體產(chǎn)品用戶的信任，從而給自 身的發(fā)展創(chuàng)造更多的機(jī)遇，進(jìn)一步走上良性發(fā)展的 道路。特別是近年來跨國公司在中國的人才戰(zhàn)略， 更應(yīng)引起國內(nèi)企業(yè)的關(guān)注。因此抓好人才戰(zhàn)略，是 中國空分業(yè)在大型空分項目上進(jìn)一步突破的關(guān)鍵。 技術(shù)上 ，進(jìn)一步改進(jìn)并完善工藝流程，采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)計，使之運行更加穩(wěn)定成熟，大力推廣 使用新技術(shù)、新工藝，如第六代空分設(shè)備上采用的 規(guī)整填料塔，全精餾無氫制氬等。加快關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)，如大型膨脹機(jī)、板翅式換熱器、液氧蒸發(fā)繞 管換熱器、空壓機(jī)、過濾器等設(shè)備。關(guān)于技術(shù)上差距的詳細(xì)內(nèi)容，大家可參閱江楚標(biāo)的論文 “ 低溫法空氣分離裝置：技術(shù)進(jìn)展，差距與對策 ” 。 在行業(yè)的宏觀布局上，龍頭企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加大 投入與開發(fā)力度，繼續(xù)向超大規(guī)模邁進(jìn)，并進(jìn)一步 提高裝置的穩(wěn)定可靠性，提高企業(yè)的知名度與品牌 價值，努力擴(kuò)大出口。而對于 中小企業(yè)，應(yīng)進(jìn)一步 整合，分工協(xié)作，提高專業(yè)化水平和與大空分的配 套能力。應(yīng)該說，我們的任何一個企業(yè)都不具備與 大型跨國公司抗衡的能力，林德集團(tuán)近幾年的年銷 售額約 90 億歐元，法液空的年銷售額在 80 億歐元 左右。而我們 2002 年全行業(yè)的銷售收入約人民幣 21 億元 (約 2.3 億歐元 )，最大的杭氧的銷售收入 僅人民幣 10.28 億元 (約 1.1 億歐元 )。當(dāng)然，這 里還存在另一個經(jīng)濟(jì)學(xué)問題， 由于中國維持低匯率，產(chǎn)出與國際上存在量值不等且出入很大，即杭氧生產(chǎn)出 “10000” 空分的產(chǎn)值與林德是不同的。 因此，這種比較只能 是宏觀上的粗略分析。不過， 總體上還是能看出我們與人家的差距的。 制造能力上，應(yīng)不斷增加投入。本人因工作培訓(xùn)，于 1999 年與 2002 年兩次去過林德的慕尼黑工廠，我感觸很深的是他們的生產(chǎn)設(shè)備最早可以追溯至二戰(zhàn)時期，之后各個時期的設(shè)備都有，經(jīng)過多年的積累，各種各樣的生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)有盡有，僅僅在 1999 年到 2002 年二年間，就新增了許多大型設(shè)備。 因此，人家在制造能力上始終處于領(lǐng)先地位。 建立完善的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。完善的設(shè)計規(guī)范、結(jié)構(gòu)部件的標(biāo)準(zhǔn)化，都能提高效率，降低成本。例如，林德公司的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)體系 非常完善，從單元設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)位號到管道支承的標(biāo)準(zhǔn)圖，非常詳細(xì)，給設(shè)計、制造、安裝帶來了方便。甚至有些成熟的中小型成套裝置也形成標(biāo)準(zhǔn)化，批量生產(chǎn)，從而降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。 5 多方位、全面開發(fā)空分市場 應(yīng)該看到，國內(nèi)的空分設(shè)備企業(yè)的總的供貨能 力已經(jīng)超過現(xiàn)有的市場容量，供大于求的局面在所難免，加上跨國公司的介入，國內(nèi)市場激烈競爭的局面依然存在。所以，審時度勢，空分設(shè)備制造業(yè)應(yīng)制定相應(yīng)的對策，以應(yīng)對激烈的市場競爭。在堅定主業(yè)的基礎(chǔ)上，一方面利用各自的優(yōu)勢，開發(fā)相關(guān)行業(yè)的市場和非空分產(chǎn)品。其實 ，上述的跨國公司大多數(shù)也都是多元化經(jīng)營的大型集團(tuán)公司，所不同的是人家的經(jīng)營規(guī)模大，如僅林德公司的工程承 包公司2002年的新增訂單就達(dá) 15 億歐元，它的業(yè)務(wù)范圍和制造能力超過我們的杭氧、開空、川空的總和。另一方面，應(yīng)努力擴(kuò)大出口。如前所述，氣體行業(yè)在印度、越南、緬甸這些發(fā)展相對滯后的發(fā)展中國家近期會快速發(fā)展，且國內(nèi)企業(yè)已有向這些國家出口成套空分設(shè)備的較好的業(yè)績，他們的發(fā)展也給我們帶來了擴(kuò)大出口的機(jī)會。 只有這樣，才能避免國內(nèi)市場競相壓價，才能保護(hù)國內(nèi)制造業(yè)有足夠的利潤空間，作為促使全行業(yè)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)動力 ，進(jìn)一步開發(fā)超大規(guī)模的裝置， 提高企業(yè)的國際競爭力和抗風(fēng)險能力。同時在國家整頓與規(guī)范經(jīng)濟(jì)秩序的宏觀經(jīng)濟(jì)政策指導(dǎo)下，進(jìn)一步規(guī)范行業(yè)內(nèi)部市場行為，使項目報價評估更加透明化，既避免高價暴利壟斷，又可避免低價位微利 運營的惡性循環(huán)，以最終形成在穩(wěn)定的行業(yè)利潤指 標(biāo)上良性循環(huán)的局面。 應(yīng)該承認(rèn)，改革開放后我國的空分行業(yè)幾經(jīng)波折，取得了巨大成就，與國外空分行業(yè)的差距在逐 步縮小。這是我們新老交替幾代空分業(yè)者共同奮斗的結(jié)果，也是值得我們自豪的。但是，我們應(yīng)該看 到仍然存在的差距和問題?？辗止ぷ髡邞?yīng)再接再厲，以發(fā)展 民族工業(yè)為己任，努力使中國空分業(yè)在超大型裝置上盡快邁上新臺階。目前，國內(nèi)的超大型空分設(shè)備上使用的壓縮機(jī)、透平機(jī)、換熱器、精餾塔等核心設(shè)備及控制系統(tǒng)的研制工作正在緊鑼密鼓中進(jìn)行，兩年前我在開始撰寫此文時曾說過： “ 我們堅信，在不遠(yuǎn)的將來，中國的 40000 ， 50000 、 60000 級空分設(shè)備不僅會矗立于中國市場，也會走向世界市場。 ” 而今天，我們又可以激動 地說： “ 我們已經(jīng)看到了中國的 40000 ，即將看到中國的 50000 ，中國的 60000 還會遠(yuǎn)嗎 ?” 空分設(shè)備在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用 -在煤化 工中的應(yīng)用 煤化工是煤化學(xué)工程的簡稱，主要研究煤炭轉(zhuǎn)化利用技術(shù)，包括煤的加工、煤的氣化、煤的液化等。 在煤的液化和氣化中，德士古氣爐和魯奇反應(yīng)器都要用到空分設(shè)備生產(chǎn)的氧氣作為氣化劑，生成合成氣，用于工業(yè)生產(chǎn)和民用。 一、煤氣化 在煤氣化中，氧氣作為氣化劑參與反應(yīng)，生成合成氣，合成氣可用于生產(chǎn)合成氨、甲醇等；也可生產(chǎn)城市煤氣，代替焦?fàn)t煤氣或城市煤氣；也可生產(chǎn)合成天然氣，代替天然氣。 煤氣化的另一應(yīng)用是 “ 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（ IGCC） ” 。 目前，我國大型化工項目推行 的 “ 煤改油 ” 計劃，對化肥行業(yè)的合成氨生產(chǎn)進(jìn)行改造，用的就是煤氣化技術(shù)，由殼牌公司提供煤氣技術(shù)，如中石化巴陵石化分公司，配套 60000 m3/h 空分設(shè)備；中石化岳陽分公司、安慶石化公司和湖北枝江化肥廠，配套的空分設(shè)備為 48000 m3/h，均為內(nèi)壓縮流程。據(jù)悉，將進(jìn)行化肥改造的項目有 14 套。 城市煤氣化方面，我行業(yè)的業(yè)績主要有： 1999 年，義馬煤氣公司， 7500 m3/h空分設(shè)備 2 套； 1994 年，哈爾濱依蘭煤氣工程， 10000 m3/h 空分設(shè)備； 1993 年，哈爾濱依蘭煤氣 工程， 6000m3/h空分設(shè)備； 1991 年，蘭州煤氣化工程， 6000 m3/h 空分設(shè)備。 目前，義馬煤化工工程啟動，建 40 萬噸甲醇項目，分二期建設(shè)，一期為 20萬噸，需配套空分設(shè)備。 二、煤液化 煤液化有煤間接液化和煤直接液化兩種。煤間接液化用費托（ FT）合成原理；煤直接液化用加氫液化原理。煤間接液化工藝要配套空分設(shè)備。 煤液化技術(shù)主要由神華集團(tuán)投資，在上海、天津等建立的試驗基地，在內(nèi)蒙古、陜西等地有煤液化的項目，配套用的空分設(shè)備主要是大型的，4000060000m3/h。 三、煤化工中空分設(shè)備的流程 煤化工配套用的空分設(shè)備為化工型流程，壓力比較高，如鎮(zhèn)海煉化的28000m3/h 空分設(shè)備；現(xiàn)多采用液氧內(nèi)壓縮流程，可節(jié)約用電 ,如安慶石化、枝江化肥和岳陽石化的 48000m3/h 空分設(shè)備。 在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用 空分設(shè)備在冶金工業(yè)中的應(yīng)用 ,主要是為冶煉工藝過程提供工業(yè)氣體。 氧、氮、氬是鋼鐵企業(yè)不可缺少的工業(yè)氣體，如寶鋼、武鋼、鞍鋼、首鋼、馬鋼、邯鋼、天鋼、杭鋼等鋼鐵企業(yè)都有大型空分設(shè)備，這些空分設(shè)備為鋼鐵企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)源耕源不斷地提供著氣體。在煉鋼生產(chǎn) 工藝過程中要用到氧氣、氮氣和氬氣。 氧氣主要用于吹氧煉鋼。吹氧煉鋼的主要方式有：轉(zhuǎn)爐純氧頂吹或底吹煉鋼、電孤爐煉鋼和平爐煉鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼每噸鋼耗氧 5060m3；電孤爐煉鋼每噸鋼耗氧 1025m3；平爐煉鋼每噸鋼耗耗氧 2040m3。 此外，軋鋼每噸鋼耗氧 36m3、鋼材加工、連鑄坯火焰切割，火焰清除、爐襯火焰每噸鋼耗氧 11.414.2m3。 高爐富氧噴煤煉鐵：高爐富氧噴煤煉鐵可提高利用系數(shù)和降低焦比。 氮氣在鋼鐵廠的應(yīng)用主要是用作保護(hù)氣，如軋鋼、鍍鋅、鍍鉻、熱處理（尤為薄鋼片）連 續(xù)鑄造等都要用氮氣作保護(hù)氣，而且氮氣純度要求 99.99%以上。 煉鋼過程也要用氬：如向熔融的鋼水中吹入氬氣，使成份均勻，鋼液凈化，并可除掉溶解在鋼水中的氫、氧、氮等雜質(zhì)，提高鋼坯質(zhì)量。吹氬還可以取消還原期，縮短冶煉時間，提高產(chǎn)量，節(jié)約電能等。氬氣吹煉和保護(hù)是提高鋼材質(zhì)量的重要途徑，我國已有不少鋼廠采用。據(jù)介紹，氬氣耗量為 13m3 噸鋼。 氧、氮、氬是煉鋼企業(yè)不可缺少的工業(yè)氣體，據(jù)報導(dǎo)，目前煉鐵、煉鋼、軋鋼的綜合氧耗已達(dá) 100140m3/t，氮耗 80120m3/t，氬耗 34m3/t。 目前，鋼鐵企業(yè)用的大型空分設(shè)備主要采用分子篩常溫凈、增壓膨脹、填料塔和全精餾制氬的外壓縮流程和內(nèi)壓縮流程兩種形式，同時考慮提取部分液體作為生產(chǎn)調(diào)峰用。 乙炔生產(chǎn)工藝的防火 乙炔也叫電石氣，用途很廣，主要用于金屬切割、焊接及金屬表面噴鍍、熱處理等，還可用于制造有機(jī)化合物。 一 .火災(zāi)危險性 乙炔是一種無色的可燃?xì)怏w，爆炸極限范圍是各類危險品中最寬的一種（在空氣中為 2.5 82，在純氧中為 2.3 93），且點火能量也是最小的。在生產(chǎn)中還要用到清凈劑、干燥劑。丙酮等可燃易燃物質(zhì)，一旦遇到火 星，熱源，即可發(fā)生火災(zāi)，造成巨大損失。 二 .防火措施 1.原料制備時，儲存、粉碎電石的建筑應(yīng)為一、二級耐火建筑，并要按照建筑設(shè)計防火規(guī)范的有關(guān)規(guī)定來進(jìn)行設(shè)計，還應(yīng)采取防爆、泄壓措施。電石需經(jīng)仔細(xì)檢查，清除其中的雜質(zhì)，特別是混入其中的硅鐵。電石中的含硫、含磷量和發(fā)氣量應(yīng)經(jīng)檢測符合要求方可投入生產(chǎn)。粉碎室應(yīng)安裝吸塵設(shè)備，除去電石粉塵。運輸、貯存電石時，嚴(yán)防電石被雨水淋濕、受潮，要輕拿輕放。操作者應(yīng)使用不發(fā)生火花的工具，開啟裝電石及丙酮的桶，勿使用鐵制工具。丙酮不可放在日光下曝曬或靠近熱源，搬運時 輕拿輕放，庫內(nèi)保持良好通風(fēng)，丙酮儲罐不能設(shè)在乙炔壓縮間和灌充氣瓶間。 2.投料時，加料量應(yīng)嚴(yán)格控制，切忌加料過多過快，在貯料斗中加裝電石前，加料斗頂蓋可能撞擊打出火花的部位均應(yīng)用鋁皮、橡膠皮覆蓋。當(dāng)貯料斗中的氣體確信被氮或惰性氣體置換干凈后方可打開發(fā)生器頂蓋。若貯料斗活門被大塊電石卡住，應(yīng)用木錘輕輕敲打使其松脫。 3.對乙炔發(fā)生器及其附屬設(shè)備應(yīng)選用有關(guān)部門簽定的合格產(chǎn)品，并在開車前仔細(xì)檢查其中的壓力計、液位計、閥門、阻火器等是否靈敏好用，檢查電氣設(shè)備及自動聯(lián)鎖裝置是否完好，檢查置換用惰性氣體的含 氧量是否小于 3。全部達(dá)到指標(biāo)后方可開車。 要用惰性氣體置換的設(shè)備和管道，排放氣中含氧必須小干 3。需要冷卻的部位，應(yīng)保證足夠的冷卻水量。為防止有爆炸性的乙炔銅、乙炔汞的生成，凡能接觸乙炔的零部件及儀器儀表、檢修工具應(yīng)盡可能不用鋼制。萬不得已時，應(yīng)將含銅量控制在 7O以內(nèi)。禁止使用水銀溫度計。乙炔發(fā)生系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置正水封、逆水封和安全水封。正水封裝在乙炔發(fā)生器通往乙炔貯罐或生產(chǎn)車間的管道上；逆水封應(yīng)裝在從乙炔氣柜返回乙炔發(fā)生器的管道上；安全水封應(yīng)裝在放空管上， 防止壓力過高而致使發(fā)生器爆炸 。當(dāng)乙炔發(fā)生器停用或乙炔輸送管道內(nèi)溫度低于 16 度時，應(yīng)用熱水沖洗以消除水合晶體堵塞以及消除靜電。 嚴(yán)格控制排渣速度，防止形成負(fù)壓。渣坑應(yīng)設(shè)在室外通風(fēng)良好的地方，四周 1O 米內(nèi)禁止火源。排渣堵塞時可用水沖洗疏通，切忌用金屬工具通鑿。定期對乙炔發(fā)生器檢修時，先用氮氣進(jìn)行置換，再用水沖洗，勿將照明燈具拉入發(fā)生器內(nèi)。 4.乙炔在凈化時，選用的清凈劑應(yīng)既不會與乙炔發(fā)生燃燒爆炸反應(yīng)，也不會生成新的雜質(zhì)。選用次氯酸鈉為清凈劑時，應(yīng)將次氯酸鈉中有效氯含量控制在 O.1以下。在生產(chǎn)過程中，乙炔的流速應(yīng)加以限制， 并設(shè)止回閥或?qū)⑴渲撇畚惶岣摺?5.經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后，乙炔才可貯灌輸送和裝瓶。壓縮時，壓縮機(jī)應(yīng)安裝在一、二級耐火等級的建筑里，且單獨建造。乙炔壓縮機(jī)出口溫度不超過 35 ，最高壓力不超過 2.5 兆帕。開車前，應(yīng)對整個系統(tǒng)用氮氣吹掃，使全系統(tǒng)內(nèi)的氧含量低于 3。灌裝前，對待灌裝氣瓶的瓶閥、漆色、余壓、重量、有效期等進(jìn)行全面檢查，合格后方可進(jìn)行灌裝。認(rèn)真檢查氣瓶內(nèi)丙酮是否流失，活性碳是否下沉，確定無問題的方可進(jìn)行灌裝。乙炔氣瓶的包裝容積流速應(yīng)小于 O.8平方米小時 ?瓶。灌裝后的乙炔氣瓶應(yīng)用肥皂水逐只檢查瓶閥和易 熔合金的氣密性。乙炔氣瓶灌裝后應(yīng)靜置 8 小時以上，并按一定標(biāo)準(zhǔn)檢驗乙炔質(zhì)量，合格后方可出廠。 6.乙炔在貯存、運輸過程中，氣瓶應(yīng)保持直立，嚴(yán)禁臥倒或倒置。搬運過程中避免劇烈沖擊和碰撞。氣瓶勿受熱，防止爆炸。氣瓶自身起火時，應(yīng)關(guān)閉閥門，切斷氣源。氣瓶供氣速度不可太快，應(yīng)控制在 1.5 立方米 /小時，使用壓力勿超過 O.15 兆帕。 7.其他防火要求 （ 1）乙炔生產(chǎn)廠房應(yīng)為一、二級耐火建筑，建筑物采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。廠房最好為單層結(jié)構(gòu)，若必須設(shè)計成多層時，乙炔發(fā)生器也應(yīng)放在頂層。廠房地面采用不發(fā)火地 面，門窗向外開啟。生產(chǎn)廠房、乙炔發(fā)生器操作臺均應(yīng)設(shè)置安全出口。有電石粉塵產(chǎn)生的房間、墻壁、地面均應(yīng)光滑平整，便于清掃。 （ 2）有乙炔爆炸危險的房間之間的隔墻，其耐火等級應(yīng)不低于 1.5小時，門的耐火極限應(yīng)不低于 O.6 小時。無爆炸危險的房間不應(yīng)與有爆炸危險的房間直接相通，應(yīng)用耐火極限不少于 3.5小時的防火墻隔開。 （ 3）電石庫、電石碎間、中間電石庫，應(yīng)設(shè)在干燥地點，這些部位的通風(fēng)帽、門窗孔洞應(yīng)設(shè)防雨水侵入設(shè)施。 （ 4）乙炔灌裝間應(yīng)有氣瓶降溫噴淋設(shè)施和消防噴灑設(shè)備。有爆炸危險地點的電氣設(shè)備需 防爆。 （ 5）需動火檢修乙炔生產(chǎn)設(shè)備時，應(yīng)報請領(lǐng)導(dǎo)審批，在有專人監(jiān)護(hù)下進(jìn)行，并區(qū)做好定時動火取樣分析。 （ 6）制定一套嚴(yán)格的安全管理制度，操作人員應(yīng)經(jīng)嚴(yán)格培訓(xùn)、考試后方可上崗。 空分裝置安全監(jiān)測和管理的重點 石化企業(yè)的空分設(shè)備用戶，重點應(yīng)在以下環(huán)節(jié)對空分設(shè)備加強(qiáng)管理和監(jiān)測： 1、空壓機(jī)系統(tǒng)。最好將反吹袋式過濾器更換為脈沖自潔式空氣過濾器。為防止油煙進(jìn)入壓縮空氣內(nèi)，空壓機(jī)低壓運行時間一般不能超過 30分鐘，并做好排煙風(fēng)機(jī)的運行維護(hù)，有條件的企業(yè)可增加一臺排煙風(fēng)機(jī)備用并聯(lián)鎖。必須搞好循環(huán)水水質(zhì)管理，有條 件的企業(yè)可使用軟化水，并在壓縮機(jī)循環(huán)水管線上增設(shè)防垢器，減緩或降低垢層沉積及淤泥沉積，油冷要采用雙油冷，并能夠在線切換。 2、預(yù)冷系統(tǒng)。有條件的企業(yè)盡量備兩臺冰機(jī)，否則當(dāng)分子篩出口二氧化碳濃度增高時將被迫停車。由于預(yù)冷水泵出口管線長時間運行易出現(xiàn)銹蝕，導(dǎo)致流通面積減小、阻力增大、水泵出口壓力上升，因此在檢修開車前，建議利用空冷塔氣體進(jìn)行反向吹掃。 3、純化系統(tǒng)。分子篩進(jìn)氣操作要緩慢平穩(wěn)，以防氣流沖擊床層，造成分子篩粉化進(jìn)入塔內(nèi)，形成危害。分子篩切換閥出現(xiàn)問題，會造成空分工況波動而被動停車，建議選用可靠性高、 氣源能夠獨立的三維偏心硬密封形式的閥門，且切換閥的反饋信號要靈敏，一旦閥門出現(xiàn)未動作或動作未到位，可以及時報警。 4、增壓膨脹系統(tǒng)。建議采用帶有氣囊的油壓容器或輔助油泵聯(lián)動于膨脹機(jī)，一旦停車通過慣性帶動輔助油泵轉(zhuǎn)動，可滿足膨脹機(jī)停車時潤滑的要求。油泵啟動條件一般有密封氣壓力，油泵無論在聯(lián)鎖狀態(tài)下還是獨立狀態(tài)下都應(yīng)有密封氣壓力啟動條件聯(lián)鎖。早期空分裝置由于忽略了獨立狀態(tài)下的啟動條件，容易出現(xiàn)事故。 5、冷箱。要注意冷箱與中控室之間的距離。另外，冷箱的防雷防靜電接地一定要與主冷設(shè)備的靜電接地通過絕緣設(shè)施分開。 6、液體儲槽。一般常壓儲槽壓力控制在 10KPa左右，由于絕熱效果不好、采液或返液造成蒸發(fā)量較大、放空管線較細(xì)等，易造成儲槽壓力較高；要注意放空閥在事故狀態(tài)下是否為氣關(guān)閥，以免由于設(shè)計或安裝錯誤，導(dǎo)致事故狀態(tài)下放空閥關(guān)閉，引起儲槽超壓；要嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的液體槽車充裝管理規(guī)定，充裝液氧、液氮不準(zhǔn)超過罐體容積的 90；液氧充裝時建議采用靜電接地顯示裝置。 7、主冷防爆。主冷防爆是空分安全生產(chǎn)管理的重中之重。石化企業(yè)大氣 CmHn普遍較高，必須對大氣質(zhì)量每天進(jìn)行一次分析；必須設(shè)立風(fēng)向標(biāo)，隨時掌握四季風(fēng)向；必須建立裝置排 放及氣象臺帳，對 CanHn 積聚進(jìn)行分析及控制；必須將空壓機(jī)出口氣體納入監(jiān)控體系并進(jìn)行定期檢測。 8、空冷塔必須注意循環(huán)水水質(zhì)情況，如濁度、 COD、油含量、是否投加殺菌劑而產(chǎn)生泡沫等。建議有條件的企業(yè)盡量采取閉路循環(huán)的方式，減少外界干擾，但要注意定期置換，以防水質(zhì)變壞。 9、要盡可能降低分子篩入口溫度，以提高分子篩吸附雜質(zhì)的能力；當(dāng)大氣條什惡化或裝置緊急排放時，應(yīng)對分子篩進(jìn)行高溫再生，并適當(dāng)縮短運行周期，以盡可能降低 CmHn 入塔量；要保證對分子篩再生的徹底性；要加強(qiáng)對分子篩出口品質(zhì)的監(jiān)測，包括露點。 C02 及 CmHn，在線與離線分析相互結(jié)合。 空分設(shè)備的流程 根據(jù)加工空氣的壓力，空分設(shè)備的流程可分為高壓、中壓和低壓流程三種。一般小容量的設(shè)備選用高壓流程，如 20m3/h 空分設(shè)備；中小容量的設(shè)備選用中壓流程，如 50m3/h、 150m3/h、 300m3/h 的空分設(shè)備；大中型空分設(shè)備 (1000 m3/h及以上 )，由于加工空氣量大，單位加工空氣的冷損小，同時采用透平膨脹機(jī)（或增壓透平膨脹機(jī)）制冷，因而都選用低壓流程。 隨著空分技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓流程在小型空分設(shè)備中也得到廣泛應(yīng)用，如部分 150m3/h、 180m3/h、 300m3/h 空分設(shè)備，全部的 350m3/h 空分設(shè)備，節(jié)能效果顯著。 高壓流程分為一次節(jié)流的高壓流程和帶膨脹機(jī)的高壓流程。一次節(jié)流的高壓流程，是通過高壓空氣的節(jié)流效應(yīng)獲取冷量；帶膨脹機(jī)的高壓流程，是通過高壓膨脹機(jī)獲取冷量（即海蘭特循環(huán)），主要用于生產(chǎn)液態(tài)產(chǎn)品。 中壓流程，主要通過膨脹機(jī)獲取冷量，其次通過壓縮空氣的等溫節(jié)流效應(yīng)獲取冷量（即克勞特循環(huán)），正常工作壓力一般為 1.32.5MPa。膨脹機(jī)可用活塞式，也可用透平式。 低壓流程，主要通過膨脹機(jī)或增壓膨脹機(jī)獲取冷量，操作壓力 低，流程形式多種多樣。 目前，大中型空分設(shè)備最常用的是分子篩凈化、增壓膨脹、規(guī)整填料上塔、全精餾制氬工藝流程。 空分設(shè)備的基本工藝過程 在空分設(shè)備中，從原料空氣到分離成產(chǎn)品，并輸送到用戶，必須經(jīng)過空氣壓縮、凈化、液化、精餾、輸送等基本過程。 為了實現(xiàn)這個基本工藝過程，成套空分設(shè)備大體上由空氣凈化、空氣壓縮、換熱、精餾分離、加溫、控制和產(chǎn)品輸送等系統(tǒng)組成。 各系統(tǒng)所用的機(jī)器主要有：空氣過濾器、空氣壓縮機(jī)、分子篩吸附器、膨脹機(jī)、換熱器、過冷器、精餾塔、液氧泵、氧氣壓縮機(jī)、氮氣壓縮機(jī)、貯槽或貯罐、各種低溫閥門、低溫管道、 PLC 或 DCS 控制系統(tǒng)。 制氧機(jī)與鋼鐵工業(yè) 北京鋼鐵設(shè)計研究總院 肖家立 一、國內(nèi)外空分設(shè)備發(fā)展過程的簡要回顧 世界上由德國卡爾 ?林德發(fā)明的第一臺深冷法制氧機(jī)誕生于 1903年，至今已有 100 年了。世界科技與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對氧、氮、氬的需求，促使空分設(shè)備（制氧機(jī)）的發(fā)展。國外一些著名的氣體公司，如德國林德公司、法國液化空氣公司、美國空氣制品與化學(xué)品公司、美國普萊克斯實用氣體公司、英國氧氣公司、俄羅斯深冷機(jī)械公司以及日本的氧氣（酸素）公司等各個公司都有 自己發(fā)展壯大的過程，例如林德公司，創(chuàng)建于 1979年，建立高壓林德循環(huán)，1903 年設(shè)計制成世界上第一臺工業(yè)性 10m3 制氧機(jī)， 1947 年開始開發(fā)全低壓工藝氧設(shè)備， 1968 年開發(fā)了常溫下利用分子篩吸附凈化空氣的流程， 1981 年同時生產(chǎn)氣體和液體的帶內(nèi)部循環(huán)壓縮膨脹流程的空分設(shè)備問世， 1990 年制氬裝置的氬塔采用規(guī)整填料塔，誕生了全精餾制氬技術(shù)。 20 世紀(jì) 60 年代后，制造過10 00070 000m3 h 等多套空分設(shè)備， 2002 年林德公司獲得了向沙特阿拉伯提供一套世界上最大的低溫氧、氮分離裝置的合同，這也是第一套 突破 10 000m3 h（ O2），即為 3600t d（ 10 5000m3 h ）的空分裝置。再如法國液化空氣公司，創(chuàng)建于 1902年，建立中壓克勞特循環(huán)， 1910 年制成第一臺中壓帶膨脹機(jī)的 50m3/h制氧機(jī)， 1957年制取 10 750m3 h空分設(shè)備，在南非的 Sasol secunda，以煤轉(zhuǎn)化生產(chǎn)合成燃料的煤延脫氣公司，建有法液空提供的 66 900m3 h（ 98.5 O2）空分設(shè)備 12 套，后又上 74 000 m3/h 空分設(shè)備 1 套。據(jù)報道， 2002 年法液空又從南非 Sasol 手中拿到 3350t d（約 103 660m3 h）的空分設(shè)備訂單，法液空在歐洲建立起世界上最大的氧、氮、氬供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，管路總長達(dá) 3000km。目前世界上投運最大的空分設(shè)備為 3200t d（ 93440m3 h）就是法液空制造的，安裝于比利時的巴斯夫公司。再如俄羅斯深冷機(jī)械公司，始建于 1945 年，追溯到 1932 年，莫斯科第一氣焊廠制成蘇聯(lián)第一臺 100m3/h 制氧機(jī)，當(dāng)年拉赫曼提出將部分膨脹空氣再接入上塔參加精餾，挖掘上塔潛力，即為有名的 “ 拉赫曼原理 ” 。 1939 年卡皮查發(fā)明高效率（ 80%）徑流向心自動式透平膨脹機(jī)，開始研究全低壓空分設(shè)備， 1978 年，建成 KT 0 型高爐制氧機(jī)，產(chǎn)量為 66 000m3/h，純度為 95%O2，另產(chǎn) 3500kg/h液氧。總的說來，國外的空分設(shè)備技術(shù)發(fā)展很快，現(xiàn)國外大型空分設(shè)備，氧提取率 99（達(dá)到 99.8%），氬提取率（膨脹空氣進(jìn)下塔）可達(dá) 92 94，能耗 0.565kWh m3（包括壓氧 3MPa）。 解放前，我國沒有自己的制氧機(jī)制造業(yè)， 20世紀(jì) 50 代年初，全國只有進(jìn)口的 10200m3/h 小制氧機(jī) 89套，總?cè)萘績H 3415m3 h。到 1953 年底，哈爾濱第一機(jī)械廠（哈氧廠前身）制成兩套 30m3/h 制氧機(jī)，到現(xiàn)在已 50 周年。此后杭州通用機(jī)器廠（杭氧廠前身）于 1955年底設(shè)計制成 30m3 h制氧機(jī)， 1956年 1 月 3 日投產(chǎn)。 80 年代初，我國空分行業(yè)逐步形成了 “ 八廠二所一公司 ” 為主體的局面。改革開放的深入，市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空分行業(yè)亦有變化，目前大中型空分設(shè)備主要設(shè)計制造廠家為杭氧、開空、川空。我國生產(chǎn)大中型空分設(shè)備始于 1958年，大中型空分設(shè)備基本經(jīng)歷了六代：銅帶蓄冷器型 常溫分子篩吸附型 分子篩吸附 +增壓透平膨脹機(jī)型 規(guī)整填料 +全精餾（無氫）制氬型，直至目前在第六代外壓縮流程基礎(chǔ)上，成功開發(fā)了使用低溫液 體泵的內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備。到 2001 年末我國空分設(shè)備共生產(chǎn)大、中、小型空分設(shè)備 8000 余套，其中 1000m3/h以上空分設(shè)備 604套。 2002 年各空分設(shè)備企業(yè)形勢大好，川空簽約出口歐洲 “ 一萬 ” 空分設(shè)備，開空簽訂 “4 萬 ” 內(nèi)壓縮流程（壓力高達(dá) 8.5MPa）的空分設(shè)備合同，杭氧 “3 萬 ” 空分設(shè)備一次開車成功。杭氧、開空、川空三家承接合同額超過 25億元，達(dá)到歷史最高水平。 2003 年初，杭氧簽訂 “ 五萬 ” 空分設(shè)備合同，各家的訂單均很飽滿。 總之，我國大中型空分設(shè)備取得長足進(jìn)步，當(dāng)前形勢喜人，前景看好 。 二、制氧機(jī)與鋼鐵工業(yè) 1.鋼鐵生產(chǎn)與氧氣的關(guān)系 世界鋼鐵工業(yè)己經(jīng)歷過幾次變革， 1865 年前后，在英國出現(xiàn)空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，平爐煉鋼法，后以平爐取代測吹轉(zhuǎn)爐，為強(qiáng)化平爐冶煉，進(jìn)而采用吹氧操作。 1952 年奧地利發(fā)明氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法（ LD 法）后，世界鋼鐵工業(yè)進(jìn)入了一個大飛躍。制氧機(jī)迅速向大型化方向發(fā)展，從而氧與鋼緊密地聯(lián)系在一起。 美國是繼奧地利之后，世界上最早采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的國家。日本從 1957 年引進(jìn)該技術(shù)并大力發(fā)展，僅 10 年時間，就把鋼產(chǎn)量從 1 千萬 t 猛增到 了 1 億 t，其發(fā)展速度之快，氧鋼比例之大，當(dāng)時均稱第一。而此時，氧的生產(chǎn)也迅速增加，假設(shè) 1951 年氧總產(chǎn)量為 100，則 1967 年就達(dá)到 637， 10年增長了 6.4 倍，到 1973 年達(dá) 1998， 16 年增長了 20 倍。日本 1973 年產(chǎn)鋼突破 1 億t。美國鋼鐵生產(chǎn)到 1978年產(chǎn)鋼 1.06億 t，消耗氧氣 65.23億 m3，鋼鐵部門一直是氧氣行業(yè)最大的工業(yè)用戶，鋼鐵生產(chǎn)用氧量占總氧量的 2 3。 1996 年我國鋼產(chǎn)量突破了 1 億 t 大關(guān)，近年來我國鋼鐵生產(chǎn)持續(xù)走高，預(yù)計今年（ 2003 年）鋼產(chǎn)量可超過 2.l 億 t。鋼鐵生產(chǎn)的增 長帶動了氣體行業(yè)的增長， 2002 年氣體分離設(shè)備行業(yè)所訂大中型空分設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域以鋼鐵為主，占 83.29%。 19882000 年，我國空分設(shè)備行業(yè)共生產(chǎn)大中型空分設(shè)備 300套，折合制氧總?cè)萘繛?1305 815m3/h ，其中冶金（鋼鐵和有色）工業(yè)，在空分設(shè)備套數(shù)和制氧容量市場占有率分別達(dá)到 60.59%和 64.4%。 鋼鐵生產(chǎn)傳統(tǒng)的是長流程，即燒結(jié)、焦化、煉鐵 煉鋼 軋鋼。后來又發(fā)展了短流程，即電爐 連鑄 連軋。電爐用氧迅速增長。此外，隨著鋼鐵質(zhì)量的提高和新技術(shù)的發(fā)展，爐外精煉，頂?shù)讖?fù)合吹煉，以及 濺渣護(hù)爐等技術(shù)的采用，不但氧氣用量增長較快，而且氮氣、氬氣用量也增長較快。高爐富氧鼓風(fēng)、高爐爐頂密封、噴煤用氮也是用氧、用氮的大戶、熔融還原煉鐵（ corex）技術(shù)的用氧量很大，氧耗在 500 700m3 （ O2） t 鐵，世界上已有南非及韓國等地投產(chǎn)。 國外鋼鐵廠通常在不考慮高爐大量富氧情況時，按每 1 百萬 t 鋼配置 1 萬 Nm3/h 的制氧能力，即萬 m3/h 百萬 t 鋼的比值為 1。其中萬 m3/h / 百萬 t 鋼的平均比值為 1.33。 2. 鋼鐵企業(yè)對制氧機(jī)選型的基本要求 隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展以及空分 設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步，鋼鐵廠內(nèi)的制氧機(jī)也不斷更新和進(jìn)步，現(xiàn)就鋼鐵行業(yè)對制氧機(jī)的選型基本要求，分述如下。 （ 1）要求安全、穩(wěn)定、可靠 鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)具有連續(xù)性特點，平時不允許制氧機(jī)停產(chǎn)，要求制氧機(jī)的選型必須要考慮能長期安全、穩(wěn)定、可靠地運行。 （ 2）設(shè)備容量趨向大型化 過去國內(nèi)鋼廠設(shè)置的 1500m3 h、 3200m3 h、 6000m3 h 已逐漸為 10 000 30 000m3 h 所替代，目前國內(nèi)鋼廠最大的設(shè)備為 72 000m3 h，設(shè)備的容量要考慮鋼廠的主體工藝規(guī)模和廠內(nèi)原有的空分設(shè)備情況等各 方面的因素，經(jīng)比較分析后確定，總的趨向是大型化，但不是越大越好。要考慮單臺設(shè)備與其他設(shè)備的配合與協(xié)調(diào)。 （ 3）氧、氮、氬要并重 隨著鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展，對氧、氮、氬的需求量均增大，過去鋼廠內(nèi)制氧機(jī)多以氧為主，現(xiàn)在有的鋼廠氮用量已超過氧，隨著鋼鐵質(zhì)量的提高，氬用量也增長。目前鋼鐵廠制氧機(jī)氧、氮比一般為 11 ，現(xiàn)代空分裝置的氮氣產(chǎn)量可達(dá)氧氣產(chǎn)量的 3 倍，可以根據(jù)廠內(nèi)情況適當(dāng)提高產(chǎn)量，多產(chǎn)氮氣，對提高氧、氬提取率還有利。對氬的提取量一般可按常規(guī)流程的最大量提取，這一方面是鋼鐵生產(chǎn)的需要，另一方面是氬的價值較高 ，有一定市場，而且提氬后可使氧氣提取率提高，可降低氧氣的單位電耗。在有的鋼鐵廠（例如煉不銹鋼的特鋼）對氬氣需求量更大，可以采用一些特殊的流程（例如膨脹空氣進(jìn)下塔），從而獲得最大的氬提取率。 （ 4）要有一定的液體量 鋼鐵廠過去的老制氧機(jī)，