杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状.

专题综述空分设备采用空气循环单泵内压缩，膨胀空气进上塔的流程。倪剑刚：杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状４．２．５精馏系统精馏系统主要包括下塔、上塔、主冷凝蒸发４．２主要配置４．２．１压缩机组器、过冷器等。上塔采用规整填料塔。液氧泵采用进口产品，在线备用。４．２．６透平膨胀机采用国产膨胀机，一用一备。

原料空压机和循环增压空压机都是离心式压缩机，采用单台汽轮机一拖二的驱动方式，压缩机组由沈鼓制造，汽轮机由杭汽制造。４．２．２空冷系统５乌石化２Ｉ：Ｉ：ＱＣ耐／ｈ空分设备５．１技术参数及流程空冷系统由空冷塔、水冷塔、高低温水泵、冷水机组等组成。空冷塔和水冷塔均采用散堆填料塔。由于产品氧、氮的比例为１１．６７，进人水冷塔用于降低冷却水温度的污氮气不足，需要配置冷水机组。４．２．３分子筛纯化系统２００００时／ｈ空分设备为中石油乌鲁木齐石化公司化肥扩能项目配套。主工程是用天然气为原料，利用现有装置的潜力，进行产品优化和扩能５０％的改造项目。空分设备主要技术参数见表５，流程如图５所示。表５乌石化２００００ｍ３／ｈ空分设备主要技术参数产品名称高压氧气高压

氮气低压氮气分子筛纯化系统包括分子筛吸附器、蒸汽加热器、电加热器和切换阀等。分子筛纯化系统采用长周期设计，吸附器为双层床结构，电加热器作为备用加热器。４．２．４热交换系统产量／（时／ｈ）２００００（２１０００）１３７１５（１５０００）１００００（１００００）纯度压力／ＭＰａ（Ｇ）９．７７．９２＞９９．６％仇＜ｌｏｘ１０一６０２＜ｌｏｘ１０一６ｏ２０．４１８主换热器分为低压和高压两组，其中高压换热器采用进口产品。高压氮气７．９２ＭＰａ（Ｇ）注：括号内为最大工况产量。高压氧气９．７ＭＰａ（Ｇ）低压氮气０．４１８ＭＰａ（Ｇ）图５乌石化２００００ｍ３／ｈ氮气循环内压缩流程空分设备流程简图ＣｒｙｏｇｅｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮＱ５２００５深冷技术２００５年第５期

倪剑刚：杭氧大型化工型内压缩流程空分技术现状专题综述

化工型内压缩流程空分设备来说，最终决定流程的主要因素是氮产品的要求。以中石化项目为例，中、高压的氮气有３．２ＭＰａ和８．２ＭＰａ两种压力等级，而通常的内压缩流程所配置的循环压缩机就需要两种出口压力，其中中压的空（氮）气用作膨胀气源，高压的空（氮）气用于中高压液氧的汽化。采用了氮气循环流程，循环氮压机既提供了内压缩所需要的膨胀气源和汽化气源，还可以为产品氮压机提供３．２ＭＰａ和８．２ＭＰａ的产品氮气，配置优化，减少投资，是一个非常合理的方案。如何获得低压产品氮气对流程选择也很重要。获得低压产品氮气主要有两个方案：①空分设备生产常压氮气，再通过压缩机加压到所需的压力；②对于０．５ＭＰａ以下的低压氮气，也可以直接从下塔抽取得到。不同‘ 的方案决定了不同的投资成本和使用成本。对于压力在０．４５ＭＰａ左右而且量不太大的氮气，一般直接从下塔抽取。这不仅减少投资，而且在能耗上有优势。至于产品要求比较简单的项目，如渭化２８０００耐／ｈ空分设备和浩良河１８０００Ｍ３／ｈ空分设备，在流程确定上就没有那么复杂，主要考虑的因素是循环压缩机两段的出口压力如何选定才能够使整体流程最为优化。当然，影响流程设计的

因素比较复杂，不过以上几点和基础方案的确定有直接的关系，基础方案的成功与否决定了空分设备的投资成本与使用成本。这是杭氧设计制造的最高压力等级的内压缩流程空分设备，考虑到高压氮气的压力和产量的因素，经过方案优化，采用氮气循环单泵内压缩流程。同时增压氮压机即作产品氮压机又作循环增压氮压机。５．２主要配置５．２．１压缩机组原料空压机为ＭＡＮ公司制造，循环增压氮压机为ＳＩＭＥＮＳ公司制造，均采用电机驱动。５．２．２空冷系统空冷系统由空冷塔、水冷塔、高低温水泵等组成。空冷塔和水冷塔均采用散堆填料塔。由于产品氧、氮的比例为１１．１８，有足够的污氮气进人水冷塔来降低冷却水温度，从而可以取消冷水机组。５．２．３分子筛纯化系统分子筛纯化系统包括分子筛吸附器、蒸汽加热器和切换阀等。分子筛纯化系统采用长周期设计，吸附器为双层床结构。５．２．４热交换系统主换热器分为低压和高压两组，其中高压换热器采用进口产品。５．２．５精馏系统精馏系统主要包括下塔、上塔、主冷凝蒸发器、过冷器等。上塔采用规整填料塔。液氧泵采用进口产品，在线备用。５．２．６透平膨胀机采用国产膨胀机，一用一备。６经验总结从以上五个项目可看出，化工型空分设备氧产

品的压力高，低则４．５２ＭＰａ，高的要９．７ＭＰａ，产品氮气的压力最高的也要８．２ＭＰａ。特别是中石化和中原大化的４８０００时／ｈ和５２０００耐／ｈ空分设备，不但氧、氮产品的压力高，而且产品氮气的压力等级也多。这就要求在确定技术方案时一定要经过多个方案的计算比较，选择一个最优化的、性价比最高的方案。目的设计，杭氧在大型化工型内压缩经过多项流程空分设备的流程组织、系统配置等方面积累了相当丰富的经验。（１）关于流程的组织。内压缩流程比较复杂，有空气循环和氮气循环之分，也有单泵和双（多）泵之分。流程选择要考虑的因素比较多，不过对于深冷技术２００５年第５期（２）除了流程确定，空分设备的配置选择也非常重要。对于大型内压缩流程空分设备，原料空压机和

增压空气（氮气）压缩机的选择需要非常慎重。从前面介绍的几个项目来看，主要有三种选择方式：进口、国产或者合作制造。如果选用进口机组，一般在苏

尔寿和西门子两者之间做比较，都是世界一流制造商，各有特色。如果选用国产机组，沈鼓是国内实力最强的制造商，在大型空分设备中国产压缩机的设计制造上业绩最多。而合作制造则是陕鼓的特色，由于和苏尔寿有着良好的合作关系，可以保证合作制造方式的成功。这三种方式在成本和性能上各有长处。原料空压机和增压空气（氮气）压缩机采用一拖二驱动的方式比较多，这种方式投资低，只是操ＮＱ５２００５７ＣｙｒｏｇｅｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

专题综述作略为复杂一些。而且一般化工行业的用户都采用汽轮机来做驱动，如果用电机驱动，压缩机的启动方式也是一个非常重要的问题。转动设备除了压缩机，还有低温液体泵和膨胀机等。低温液体泵都是采用进口产品，性能可靠，而且这部分成本占的比例较小。膨胀机采用单台进口加上一套机芯总成的方式较多，既保证了机组的性能先进可靠，同时成本增加也不是很多，是一种比较合理的配置方式。另外，高压板式换热器采用进口产品的也很

多，这主要是出于装置可靠性的考虑。其实，高压板式换热器国产的业绩很多，如杭氧设计制造的乙烯冷箱中的板式换热器都是高压多股流的，不过用在大型空分设备上的国产高压板式换热器并不多。倪剑刚：杭氛大型化工型内压缩流程空分技术现状控制阀门在空分设备中的地位也很重要，一般的选型思路是这样：重要的控制阀，如高压或高压差的阀门采用进口，普通的控制阀采用合资产品。这样一来，既保证了装置操作控制的可靠性，又能够控制成本。７结束语大型内压缩流程空分设备国产化的时间并不长，国内空分行业也在不断地积累经验，一方面是研发出来的新技术如何运用到设备中去，另一方面是针对空分设备大型化和采用内压缩流程而产生的新问题如何有一个优化的解决方案。限于篇幅，本文只介绍了杭氧一些项目的基本情况和经验，比较浅显，请各位同行不吝指正。气体分离设备行业２００４年度经济运行情况根据气体分离设备行业中１１个主要企业上报的２００４年度资料统计，各项主要经济指标比２００３年又有所增长。全元，同比增长２６．３％．２００４年行业主要经济指标前五名排序见下表。行业完成现价工业总产值４４５２３１万元，同比增长３６．２％；完成工业增加值１４７３２