【摘要】世界科技与经济飞速发展,各行业对氧氮氩需求急增,用量越来越大,促使空分设备(制氧机)越造越大。现国外空分设备特点是:巨型化、填料塔、无氢制氩、内压缩、气液并产、高自动化、高可靠、低能耗、长周期等。
1 引言
世界科技与经济飞速发展,各行业对氧氮氩的需求急增,使空分设备越造越大。现国外空分设备特点是:
巨型化、填料塔、无氢制氩、内压缩、气液并产、
高自动化、高可靠、低能耗、长周期等。
投运的最大空分设备是:
法国液化空气公司 3200t/dO2(2002年3月3550t/dO2订单);
美国空气制品与化学品公司 3100t/dO2;
德国林德公司 335000m3/hN2(一处4台);
美国普莱克斯实用气体有限公司1700t/dO2;
英国氧气公司 2400t/dO2;
德国梅塞尔集团 1700t/ dO2;
俄罗斯深冷机械公司 70000m3/ hO2等。
投运最大制氧站南非煤油气公司>100万m3/hO2;
最大制氮站是墨西哥坎塔雷尔 134万m3/hN2。
现国外大型空分设备:
氧提取率>99%(达到99.8%),
氩提取率(膨胀空气进下塔)可达92%~94%,
能耗<0.565kWh/m3O2(包括压氧,<3Mpa)
随国民经济的发展,我国空分设备制造业从1999年下半年开始,走出低谷,三年来行业形势一直趋好,杭州制氧机集团有限公司、开封空分集团有限公司、四川空分设备集团有限公司订货均出现历史新高,钢铁、石化、化肥等工业均竞上新的大型空分设备。
2 国外各大空分设备公司的发展情况
2.1 法国液化空气公司
法国液化空气公司(以下简称法液空或L′air):
1902年建立(克劳特发明活塞式膨胀机,建立“克劳特液化循环”之年)。
1910年制成第一台中压带膨胀机的10m3/h制氧机,开始生产空分设备。
1917年制成125m3/h制氧机。
1925年法液空在意大利,世界上第一家以管道来供应氧气。
1945年制成800m3/hO2、3300m3/hN2同时制取的空分设备。
1957年制造10750m3/h空分设备。随后法液空制造16250、20800、25900、
43700、50400、66900 、74000等m3/h大型空分设备。
法液空设计制造的大型空分设备最集中是供南非的Sasol Secunda公司,这家以煤转化生产合成燃料的煤-油-气公司,就建有法液空提供的66900m3/h、98.5%O2的空分设备12套:
·第一期工程,1977年6套;
·第二期工程,1979年5套,
·1981年1套,氧氮产量:669000m3/Ho2,21600m3/Hn2;
·后上74000m3/h空分设备1套;这样共为13套。
据《国际低温气体》2002年第5期和法液空公司通讯2002年3月19日报道,法液空从南非SASOL手中拿到3350t/d(约10366m3/h)空分设备的订单,计划2003年底开车,这就意味着法液空将建造世界上最大的空分设备。该特大型空分设备将安装在南非Sasol Secunda公司下属的石化联合企业里,离南非约翰内斯堡170公里之处。一旦此新空分设备投产,SASOL将成为法液空服务于这家单一用户的世界上最大的空分设备拥有者、世界上最大的制氧站,建成后该处的总氧产量将超过38500t/d(112.4万m3/h)。
1980年以来,法液空已向南非SASOL Secunda提供2500t/d(73250m3/h)等级空分设备14套。第15套为3550t/d等级的特大型空分设备的建造,表明法液空有能力向世界上对氧、氮有特大需求的用户提供设备和服务。南非SASOL合成燃料公司和法国液空公司之间的合作关系已有30多年,双方都获得了利益(双赢效果)。
法液空是法国唯一生产空分设备的厂家,是世界上资格最老的空分设备制造公司之一,是世界第一大气体公司。法液空2000年销售额7289.6百万美元,同比增长23.9%,排世界七大气体公司之首。现法液空在65个国家有130家子公司,2001年销售额8328百万欧元,法国境外收入达77%。
据1993年资料,法液空在本国与世界各地已拥有450个气体生产企业。在欧洲建立起世界上最大的氧、氮、氩供应网络,管路总长达3000公里,在法国北部以管路沟通比利时、荷兰、卢森堡、德国等国家。在美洲也有2300公里的供气管网。那时空分设备最大生产能力为90000m3/h。
据1998年资料,法液空自1970年以来,已向各行业提供了1400多套空分设备,遍布140多个国家。氧产量大于60000m3/h的大型空分设备,法液空市场占有率达55%。
目前世界上投运最大的空分设备为3200t/d(93440m3/h),就是法液空制造的,已制造投运两套。第一套3200t/d空分设备,1998年4月投产,安装于比利时安特惠普港的巴斯夫公司现场,其管网与法液空长达2600公里、从敦克尔克至鹿特丹的北欧管网相连。该套空分设备采用部分内压缩(泵压)流程,其前端净化器阀门直径达ф1.6m,精馏塔分四段运输,每段重达140吨,采用规整填料塔。该套新空分设备由法液空欧洲气体部投资兴建,用于取代原先那套产量不足、效率不高的旧空分设备。法液空第二套3200t/d空分设备,2000年5月投产,就是取代1997年12月25日爆炸掉的在马来西亚宾突鲁壳牌石油公司中间蒸馏合成公司的1993年投产的2500t/d(73000m3/h)、99.8%O2空分设备。新上3200t/d空分设备,对安全防爆作了新的设计,不再用膜式主冷,而全部采用浴式主冷,增强对碳氢化合物的监控,增加液氧吸附过滤器。
2.2 德国林德冷冻机械制造公司
1879年6月德国林德冷冻机械制造公司(简称林德公司或Linde)创建。
1895年5月29日,林德利用焦耳—汤姆逊效应制成世界上第一台3L/h高压空气液化
装置,液化空气获得成功,并投入工业生产,建立“林德节流液化循环”,随之
林德公司设立气体液化部,开始设计和研制气体液化和气体分离设备。
1896年,林德通过液化空气的部分蒸发获得氧量为50%的混合物。
1900年,林德制成用氨预冷的实用化的空气液化装置,并在博览会上首次展出。
1902年,林德设计第一台单级精馏的制氧机。
1903年由卡尔·林德设计制成世界上第一台工业性10m3/h制氧机,采用高压节流单塔
流程,制氧机从此诞生。
1907年制成50m3/h制氧机。
1911年制成80m3/h和150m3/h 制氧机。
1930年试制成功第一台工业规模林德-法兰克尔(蓄冷器)型255m3/h、99%~99.5 %O2
的制氧机。
1939年制成3350m3/h、98%O2的制氧机。
1947年林德公司开始开发全低压工艺氧设备。
1957年制成10000m3/h空分设备。
20世纪60年代后,林德公司制造过11000、12000、12500、20000、26000、28000、
30000、37250、40000、44600、55000、70000m3/h等空分设备。
1992年2月林德公司为德国BASF公司设计制造的66000m3/h空分设备投产,采用常温
分子筛净化流程,填料塔制取粗氩,再用加氢除氧生产108t/d(2527m3/h)、
99.9995%高纯氩。林德公司自用的34000m3/h空分设备,1993年12月建成投
产,采用常温分子筛净化流程,设有17500m3/h氧量调节系统,用三塔填料塔
低温精馏制取高纯氩,提氩系统与主塔都在同一冷箱内。
1993年林德公司提供马来西亚石油工业的72200m3/h空分设备投产。
当前世界空分设备制造业中,林德公司与法液空、美国空气制品公司互相竞争,使得空分设备的规模不断攀升,其产量已从1000t/d上升到3500t/d。林德公司曾绘制Linde、AL、APCI三家公司大型空分设备产量攀升图.
林德公司现制造得最大的制氮设备是安装在墨西哥坎塔雷尔的33.5万m3/h制氮设备,共4套,总氮产量为134万m3/h,已于2000年9月试运转投产,氮气被压缩到120bar,经过海底管道送到80公里外的海上油田与墨西哥GULF油田,用于注氮强化采油。这个工程项目是墨西哥国际石油集团与英国BOC、日本丸红株式会社、加拿大西海岸能源公司、德国林德公司以及ICA Fiuor Daniel公司共同签约的为期15年的氮气供应合同,项目建设总投资近10亿美元,其中BOC30%、丸红30%、加拿大20%、林德10%、ICA 10%。林德公司负责制氮装置,ICA负责工程基本设施、发电厂和通到油井的管路,BOC和加拿大公司负责合同期内的操作与维护,日本丸红负责整个项目的财务管理。整个供氮联合体由三大部分组成:功率为550MW的发电厂、氮气生产装置及氮气供输管线。每个冷箱内的精馏塔有并列的两台,塔的直径为ф4.9m,内装74块筛孔塔板。这套特大型氮设备,加工空气量为50万m3/h
(10万m3/Ho2),它相当于3500t/d制氧设备和10000t/d制氮设备的加工空气量。
2.3 美国空气制品与化学品公司
1939年美国空气制品与化学品公司(简称APCI)创建。
1941年制造出第一台空分设备。
1961年制成10500m3/h空分设备。
1964年制成25000m3/h空分设备。制造过30000、33500、35000、48000m3/h等空分设备。
1992年底投入使用的APCI提供菲利普石油公司北海埃科菲斯克油田的一套22万m3/h
特大型制氮设备,首次将大空分设备安装在近海采油平台上。
1998年4月交付使用的APCI供南菲SASOL化工公司(SCI)的2100t/d空分设备,由APCI
英国公司设计、制造、施工、建设、调试,由美国空气制品南非公司(APSAP)
提供操作技术,并在15年内负责室内设备和机器的维修。该项目包括一套
2100t/d空分设备和20公里输气管线。1996年签约,金额为7000万美元。产
量为:氧2100t/d(61320m3/h)、氮1440t/d(47952m3/h)、氩50t/d(1170m3/h)
及70t/d液氮。
1997年投产的APCI最大的空分设备为供荷兰鹿特丹壳牌石油公3100t/d(90520m3/h)
空分设备(APCI资料称为3250t/d),,其加工空气量为45万m3/h,可同时生产
90520m3/hO2、216450m3/hN2、450t/d液态产品和2878m3/hAr。
APCI公司1989~2003年制氧量为1500t/d以上空分设备有14套业绩。这些大型空分设备分布在欧洲的荷兰、德国及美国、南非、沙特、中国等。
APCI2000年销售为5467百万美元,同比增长9%;2001销售额5717百万美元,同比增
长5%。
2.4 美国普莱克斯实用气体有限公司
美国普莱克斯实用气体有限公司(简称普莱克斯或Praxair)的前身是美国联碳工业气体公司(UCIG),是美国联合碳化物公司(UCC)的三大分公司之一。1991年12月16日美国联合碳化物公司宣布,将公司分成两个独立自主的公司一个仍名为美国联合碳化物公司,主要从事化学品与塑料生产;另一个定名为美国普莱克斯实用气体有限公司,主要从事工业气体生产与销售,拥有15000t/d容量的气体生产能力,约占美国工业气体产量的31%,是北美洲和南美洲最大的工业气体生产商,也是全球最大的工业气体生产商之一,2000年销售额为5043百万美元,同比增长8.7%。
因为普莱克斯前身是美国联碳工业气体公司,所以普莱克斯自称有近百年历史。那是1907年德国林德公司制成50m3/h制氧机后,在美国建立林德空气制品公司,即为美国联合碳化物公司林德分公司,这是美国生产低温设备的第一家公司。1976投产2000t/d(58400m3/h)空分设备。
美国普莱克斯至今最大的空分设备是2700t/d。1996年第一套装于印度Jindal钢铁公司,1999年又生产两套,一套仍在印度Jindal钢厂,另一套在美国特拉华州,提供煤气化联合循环发电(IGCC)用,即氧气-煤气化站-燃汽轮机-发电,这种综合利用空分设备,可省能耗30%左右,很有发展前途。普莱克斯2700t/d空分设备,采用双泵内压缩流程,即氧氮都有低温液体泵内压缩,装置可作半负荷(50%)长期运行。主要技术参数如下;气氧67500m3/h、99.5% O2、11.4bar;液氧4500m3/h、99.5% O2;气氮22500m3/h、<5×10-6O2 、26.7bar;液氮670m3/h、<5×10-6 O2;液氮2310m3/h、<2×10-6O2、<2×10-6N2。
2.5 英国氧气公司(英国BOC集团)
英国氧气公司(以下简称BOC)1886年1月26日创立,原名布赖恩斯氧气公司(取自创始人布赖恩期两兄弟之名,也有叫布林氧气公司,当时用氧化钡-过氧化钡可逆反应制氧),1906年改名英国氧气公司,1960年改名为BOC,1982年3月1日起更名为BOC集团公司。
1940年建造第一台4m3/h制氧机,
1956年开始制造500m3/h以上空分设备,
1958年制造出6000m3/h空分设备,
1966年制造出20000m3/h空分设备,
1970年制造出同时提取粗氩氖氦氪的25000m3/h空分设备,
1979年为英国钢铁公提供了一套38480m3/h空分设备。
至1993年,BOC最大空分设备为2200t/d。
英国BOC集团BOC工艺设备公司已有80多年历史,从事空分设备等的设计制造。自1995年以来,已先后制造和投产多套大中型空分设备,如;美国匹茨堡Weirton钢铁公司的1600t/d空分设备;美国宾州美国钢铁公司的2200t/d空分设备;南非氧气公司的700t/d空分设备;挪威Statoil的1100t/d空分设备;印度Dolvi 1250t/d空分设备和Tata钢铁公司的1051t/d空分设备;英国钢铁公司的1800t/d空分设备;泰国曼谷的1300t/d空分设备;英国威尔士的1098t/ d空分设备;波兰ZAK的1340t/d空分设备;印尼Grosik钢厂的1090t/d空分设备等。
有资料报道英国BOC公司有一套2400t/d(67680m3/h)空分设备在美国运转,那是BOC最大的空分设备了。
提及:1999年曾传得沸沸扬扬的美国APCI和法液空联合收购英国BOC事,后来失效,BOC则从美法联合收购失败中,反思自己,吸取教训,对业务进行重组,调整了组织机构和经营战略,开始重视把市场扩大,加大了扩张速度和企业宣传力度。经过一年多的重整旗鼓,现在BOC不仅重新站在了世界工业气体生产商的前列,而且扩张能力和再发展潜力都大大提高。在全球经济不景气的情况下仍然取得了2001年销售收入61亿美元的好业绩。