1 空氣分離的方法
???? 空氣分離的方法可分為低溫和非低溫兩種,其中非低溫空氣分離方法包括吸附、膜分離、化學分 離法。由于目前在大規(guī)模制取氧、氮氣液產(chǎn)品,尤其是高純度產(chǎn)品方面低溫分離法具有無法取代的競爭優(yōu)勢,而且只有低溫分離法才具有可同時生產(chǎn)氬等稀有氣體產(chǎn)品的能力,故低溫法在空氣分離的工業(yè)應用中占據(jù)非常重要的地位。變壓吸附法是20世紀50年代末才開發(fā)成功的,由于其獨有的靈活方便、投資少、能耗低的優(yōu)點,近年來變壓吸附空分富氧技術在中小規(guī)模富氧應用領域得到越來越多的應用。膜分離空分是80年代國外興起的高新技術,屬高分子材料科學,它是21世紀十大新科技產(chǎn)業(yè)之一。該技術雖起步晚,但發(fā)展較快。
2 中國深冷空分設備的現(xiàn)狀
??? 全球工業(yè)氣體市場由七大跨國氣體公司所壟斷。2001年各公司市場占有率分別為AL(法國液化空氣公司)占18%,BOC14%,Praxair(普萊克斯)13%,ap(美國氣體化工產(chǎn)品有限公司) 11%,Linde/AGA(德國林德公司)10%,日本酸素(NSC) 5%,Messer(梅塞爾) 4%,其它25%。
???? 經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國空氣分離設備制造業(yè)已形成杭州杭氧股份有限公司、四川空分設備(集團)有限公司、開封空分集團有限公司三足鼎立局面。另外,法液空、林德等跨國公司在中國建立了合資或獨資空分設備制造企業(yè),給中國空分設備制造企業(yè)發(fā)展增添了新的力量。2004年年末,杭氧與德國梅塞爾集團簽署了聯(lián)合促銷與發(fā)展協(xié)議,使我國空分設備制造有望挑戰(zhàn)世界壟斷市場。
? 空分設備制造領域,國內(nèi)企業(yè)與國外先進水平至少有十年的差距。大型空分設備,還是跨國氣體公司占優(yōu)勢。中國經(jīng)濟迅猛發(fā)展,鋼鐵、石化、化工更是超常規(guī)發(fā)展,工業(yè)氣體的增速為12%~15%。為此引進了100多套大型空分設備,寶鋼還引進了72000m3/h的空分設備。而國內(nèi)企業(yè)所獲訂單甚少,杭氧設計制造的52000m3/h空分設備,代表了國內(nèi)較高水平。
3 空氣低溫分離工藝
???? 空氣低溫分離利用多塔低溫精餾工藝從壓縮空氣中制取高純度的氧、氮、氬產(chǎn)品。壓縮空氣經(jīng)過分子篩吸附器,除去所含的雜質,包括水、CO2、碳氫化合物等。再經(jīng)換熱器被冷卻至低溫,在精餾塔中可分離為氧、氮、氬等產(chǎn)品。裝置所需冷量由壓縮空氣或壓縮氮氣膨脹做功制取。
???? 根據(jù)氣態(tài)產(chǎn)品的加壓方式可將空氣低溫分離流程分為外壓縮和內(nèi)壓縮兩種類型。在外壓縮流程中,空分裝置生產(chǎn)的氣態(tài)產(chǎn)品的溫度接近于環(huán)境溫度,因其壓力僅比大氣壓力稍高,故需要通過壓縮機將其壓縮至用戶所需壓力。在內(nèi)壓縮流程中,用液體泵將來自精餾塔的產(chǎn)品液體提壓,再送入換熱器汽化、復熱后出空分裝置。其中用液體泵將產(chǎn)品液體泵至用戶所需壓力的流程為全內(nèi)壓縮流程;在裝置內(nèi)將產(chǎn)品液體壓力提升至一中間壓力的流程為部分內(nèi)壓縮流程,此種流程可降低離心壓縮機的壓縮級數(shù)。
4 我國空氣低溫分離的技術發(fā)展
???? 科技發(fā)展日新月異,空氣低溫分離技術已經(jīng)取得很大的發(fā)展。早期的發(fā)展主要著眼于產(chǎn)品提取率的提高、原料空氣的凈化、換熱器效率的提高、裝置的優(yōu)化控制、壓縮機和膨脹機效率的提高等。較近的發(fā)展著重于填料精餾塔的使用、分子篩吸附器用于空氣的凈化、計算機模擬和控制、單元設備機械效率的提高等。
???? 1998年,杭氧在國內(nèi)開發(fā)了規(guī)整填料上塔、全精餾制氬為核心的空分技術。2000年,杭氧成功設計制造了一套擁有完全自主知識產(chǎn)權的云南銅業(yè)“1600”內(nèi)壓縮空分設備。這些技術達到了當代**先進水平。杭氧為河南中原大化集團計制造的52000m3/h空分設備,是目前國內(nèi)自行成套、自主設計制造的較大化工型內(nèi)壓縮流程空分設備,采用空氣增壓、膨脹空氣進下塔的氧氮雙泵內(nèi)壓縮流程,即采用增壓空壓機+液氧(氮)泵并通過換熱器系統(tǒng)的合理組織來取代氧(氮)壓縮機,采用了分子篩凈化空氣、全精餾制氬工藝。針對用戶需求,可選擇安全可靠和經(jīng)濟合理的較佳流程。整套裝置具有設計參數(shù)先進、工藝技術成熟、運行可靠性好、操作方便、能耗低、安全性高等顯著特點。
??? 近幾年。在技術創(chuàng)新戰(zhàn)略的指導下,我國的空分技術有長足進步,不僅鞏固了國內(nèi)的中端市場,也逐步進入高端市場與國外大公司相競爭。2003年12月,杭氧中標中石化湖北化肥、安慶分公司2套“48000”內(nèi)壓縮空分項目合同,打破了國外公司的壟斷。2004年低,杭氧中標河南中原大化“52000”內(nèi)壓縮空分設備,使5萬等級內(nèi)壓縮空分設備的制造不再屬于國外公司的專利。國產(chǎn)的大型空分設備越來越多的被國內(nèi)石化、化工、鋼鐵用戶所采用。
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