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[摘 要]介绍杭氧特大型空分设备所取得的突破性进展，从多个方面，阐述杭氧大型空分设备关键核心部机从“成套国产化”到“配套国产化”转变过程中取得的成就，以及关键核心部机的技术特点，并积极展望了其发展方向。
[关键词]大型空分设备技术；现状；进展
中图分类号：TQ116.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）27-0061-01
引言
随着国民经济的飞速发展，我国大型煤化工型空分设备制造业形势一直趋向好的方面发展。空分设备是煤化工行业不可或缺的重要配套设备，对其要求也日益提高。空分技术，顾名思义，就是将空气分离的技术。空分技术可以分为三种技术方法，即吸附法、膜分离法和低温法。通常空分技术包括五个主要环节，即空气压缩、空气净化、换热、制冷和精馏。煤化工的迅速发展对空分设备的工艺流程和性能都提出了很高的要求，因此，本文就大型煤化工空分技术与设备发展现状进行了综述，希望对空分工艺的进一步发展有积极的推动作用。
1 大型空分设备关键技术突破进展
杭氧作为国内空分行业的龙头企业，已生产近4000套空分设备。特别是经过了“七五”规划到“十二五”规划30年的快速发展，积极培育新产品，自主研发顶尖空分设备技术做精产品，创造了多个“国内第一”。产品受到国内外用户的青睐，大中型空分设备的中国市场占有率一直保持在50%以上，大型空分设备的设计、制造及总体成套集成技术也已成熟。目前，杭氧大型空分设备的技术水平在国际上已处于很高水平，随着技术的进步，无论是设备稳定性还是关键技术指标均达到了国际一流水平。
1.1 高效高压板翅式换热器
杭氧自20世纪70年代开始生产铝制板翅式换热器以来，铝制板翅式换热器的设计、制造技术以及产量、质量始终处于全国领先地位。自2000年以来，杭氧已为北京燕山石化、天津石化、镇海炼化等20多套乙烯冷箱配套了高压板翅式换热器。进入2012年以来，杭氧8MPa高压板翅式换热器在乙烯冷箱中得到广泛应用。杭氧设计、制造的高压板翅式换热器在空分设备中的应用也非常广泛。其中新开发的低阻、高效、高压板翅式换热器成功应用于双鸭山杭氧龙泰项目，使用压力为7.1MPa，换热性能和阻力大大优于现有高压板翅式换热器。同时成功制造了10MPa的低阻、高效、高压板翅式换热器，经英国劳氏和德国TUV现场见证，验证了超高压板翅式换热器的钎焊技术。与此同时，杭氧成功实现了超大尺寸高压板翅式换热器在神华宁煤10万m3/h等级空分项目中的应用，高压板翅式换热器的单台尺寸6000mm×1220mm×1832mm，设计压力为8.2MPa，试验压力达12.3MPa，实际使用压力达到9.46MPa。杭氧已按ASME规范和CE规范制造板翅式换热器数百台，出口到美国、德国、意大利、西班牙、伊朗等国家和地区。
1.2 高效低阻力精馏塔
精馏塔是空分设备最主要的核心部机之一，以填料与分布器为代表的塔内件的性能优劣直接决定了空分设备的分离效率。杭氧通过高效精馏塔塔内件的集成创新技术，实现了超低温条件下氧、氮介质的多相连续精馏，使精馏效率大幅提升，达到了国际先进水平。其关键技术主要有：（1）通过开发填料的光边结构等特殊结构形态，提高了规整填料的整体通量；特殊的表面处理提高了液膜润湿率，从而保证填料传质性能的充分发挥。（2）杭氧通过开发新型分布器结构，开发出悬槽式带垂直布液板的槽式液体分布器。其具有分布流量大、流量变负荷能力强、抗堵塞及分布性能稳定等优点，使常规的点分配形式变成线性分配形式，充分保证了分布器的水平度而不受填料床层变化的影响，有效达到液体充分混合和均匀分布的效果，不仅提高了塔内件的操作弹性，更能发挥填料性能。同时开发了能适应多点进料分布、液体分布点阵变化、避免气体区域性集中和偏流放大效应的精馏塔内件，使空分设备的整体性能得到了大幅提高。高性能填料塔已在60000m3/h等级、80000m3/h等级空分设备和神华宁煤10万m3/h空分设备中大量应用。
1.3 高性能多系列膨胀机组
自20世纪80年代开发了国内第一套增压制动透平膨胀机组，杭氧在国内膨胀机领域一直处于领先地位。叶轮直径可在15450mm范围内变化，转速500026万r/min，膨胀机效率可达88%，工作压力≥7.2MPa（A），配套产品范围可从小型空分设备至10万、12万m3/h等级大型空分设备，目前已成功为日照钢铁60000m3/h、广西杭氧盛隆80000m3/h、伊朗卡维12万m3/h、鲁西化工和新疆心连心能化等大型大型空分设备配套。目前已运行的最大低压膨胀机叶轮直径为450mm，中压膨胀机叶轮直径为360mm。良好的设计和制造能保证带压启动。除空分领域气体膨胀机组外，杭氧利用膨胀机的相关技术开发了全液体透平膨胀机组、天然气膨胀发电机组、化工尾气回收用膨胀机、氢气透平膨胀机组和特种透平膨胀机等多系列膨胀机组。其中全液体透平膨胀机组和氢气透平膨胀机组打破了国外膨胀机生产厂商的技术垄断，氢气膨胀机已成功运行在山东寿光鲁清石化20万t/a异丁烷脱氢项目中（如图1所示），各项运行参数良好，效率超过进口产品。此外，杭氧还完成了对一些进口氢气膨胀机的维修，为国内膨胀机用户解决了维护成本高的问题。特种膨胀机组的介质为氦气，转速高达26万r/min。
1.4 压缩机系统
杭氧已有40多年设计、制造压缩机的历史，为空分设备配套的氧压机、氮压机、空压机、增压机均有系列产品，氧压机已成功为60000m3/h空分设备配套；空压机也有配套40000m3/h空分设备的业绩，循环增压机最高排气压力可达6MPa。氧气透平压缩机采用杭氧专有的机壳内部流道镀铜技术、小流道叶轮金基钎焊技术及大量氧气透平压缩机特殊材料，最大限度确保氧气透平压缩机的安全性。叶轮方向的特殊布置和多腔自动差压密封控制，确保了氧气纯度，有效降低了氧气泄漏量和转子止推轴承耗功，提升了机组运行效率。杭氧目前可以制造最大流量10万m3/h、最高压力4MPa的氧气透平压缩机（图2）。
2 大型空分设备关键技术未来展望
为了降低投资成本，减少设备维护的工作量，空分设备必须向着大型化发展。我国的空分设备制造行业应该尽自己最大的努力优化设计方案，尽量在满足需求的前提下减小设备尺寸，或者利用现场组装，分开运输等方式解决这些难题。另外降低能耗也是空分技术与设备未来的重要发展方向，这就需要在设计过程中提高核心部机的运行效率，并且预先对设备运行的总能耗进行精准的计算。同时，还要加大空分设备的自动化控制系统的研发，从而对生产实行自动控制，有效的提高生产效率，降低事故风险，提高装置可靠性。
结束语
总之，我国的煤化工企业在未来还有很大的发展空间，因此对于煤化工空分设备的研究和开发具有非常广阔的应用前景。大型化将是未来我国煤化工空分技术与设备发展的主要方向，空分设备生产企业应该大力打造一支高素质的研发团队，不断的在研发道路上努力前进，逐渐完善我国大型煤化工空分设备的性能，从而创造更多的经济效益和社會效益。
参考文献
[1] 毛绍融，朱朔元，周智勇，卢杰.大型空分设备技术现状及进展[J].深冷技术，2009，S1：26-31.
[2] 周智勇.大型空分设备技术现状及进展[J].深冷技术，2007，05：1-5.
[3] 周智勇.大型空分设备技术现状及进展[J].杭氧科技，2007，03：1-6.
[4] 毛绍融，周智勇.杭氧特大型空分设备的技术现状及进展[J].深冷技术，2005，03：1-6.
[5] 高翔.大型煤化工空分技术与设备发展现状[J].化工管理，2014，17：176.
[6] 张建府.大型煤化工空分技术与设备发展现状[J].煤化工，2012，03：10-12+15.
[7] 练琳.空分设备中塔器的现状和展望[J].河南科技，2013，10：132.
[关键词]大型空分设备技术；现状；进展
中图分类号：TQ116.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）27-0061-01
引言
随着国民经济的飞速发展，我国大型煤化工型空分设备制造业形势一直趋向好的方面发展。空分设备是煤化工行业不可或缺的重要配套设备，对其要求也日益提高。空分技术，顾名思义，就是将空气分离的技术。空分技术可以分为三种技术方法，即吸附法、膜分离法和低温法。通常空分技术包括五个主要环节，即空气压缩、空气净化、换热、制冷和精馏。煤化工的迅速发展对空分设备的工艺流程和性能都提出了很高的要求，因此，本文就大型煤化工空分技术与设备发展现状进行了综述，希望对空分工艺的进一步发展有积极的推动作用。
1 大型空分设备关键技术突破进展
杭氧作为国内空分行业的龙头企业，已生产近4000套空分设备。特别是经过了“七五”规划到“十二五”规划30年的快速发展，积极培育新产品，自主研发顶尖空分设备技术做精产品，创造了多个“国内第一”。产品受到国内外用户的青睐，大中型空分设备的中国市场占有率一直保持在50%以上，大型空分设备的设计、制造及总体成套集成技术也已成熟。目前，杭氧大型空分设备的技术水平在国际上已处于很高水平，随着技术的进步，无论是设备稳定性还是关键技术指标均达到了国际一流水平。
1.1 高效高压板翅式换热器
杭氧自20世纪70年代开始生产铝制板翅式换热器以来，铝制板翅式换热器的设计、制造技术以及产量、质量始终处于全国领先地位。自2000年以来，杭氧已为北京燕山石化、天津石化、镇海炼化等20多套乙烯冷箱配套了高压板翅式换热器。进入2012年以来，杭氧8MPa高压板翅式换热器在乙烯冷箱中得到广泛应用。杭氧设计、制造的高压板翅式换热器在空分设备中的应用也非常广泛。其中新开发的低阻、高效、高压板翅式换热器成功应用于双鸭山杭氧龙泰项目，使用压力为7.1MPa，换热性能和阻力大大优于现有高压板翅式换热器。同时成功制造了10MPa的低阻、高效、高压板翅式换热器，经英国劳氏和德国TUV现场见证，验证了超高压板翅式换热器的钎焊技术。与此同时，杭氧成功实现了超大尺寸高压板翅式换热器在神华宁煤10万m3/h等级空分项目中的应用，高压板翅式换热器的单台尺寸6000mm×1220mm×1832mm，设计压力为8.2MPa，试验压力达12.3MPa，实际使用压力达到9.46MPa。杭氧已按ASME规范和CE规范制造板翅式换热器数百台，出口到美国、德国、意大利、西班牙、伊朗等国家和地区。
1.2 高效低阻力精馏塔
精馏塔是空分设备最主要的核心部机之一，以填料与分布器为代表的塔内件的性能优劣直接决定了空分设备的分离效率。杭氧通过高效精馏塔塔内件的集成创新技术，实现了超低温条件下氧、氮介质的多相连续精馏，使精馏效率大幅提升，达到了国际先进水平。其关键技术主要有：（1）通过开发填料的光边结构等特殊结构形态，提高了规整填料的整体通量；特殊的表面处理提高了液膜润湿率，从而保证填料传质性能的充分发挥。（2）杭氧通过开发新型分布器结构，开发出悬槽式带垂直布液板的槽式液体分布器。其具有分布流量大、流量变负荷能力强、抗堵塞及分布性能稳定等优点，使常规的点分配形式变成线性分配形式，充分保证了分布器的水平度而不受填料床层变化的影响，有效达到液体充分混合和均匀分布的效果，不仅提高了塔内件的操作弹性，更能发挥填料性能。同时开发了能适应多点进料分布、液体分布点阵变化、避免气体区域性集中和偏流放大效应的精馏塔内件，使空分设备的整体性能得到了大幅提高。高性能填料塔已在60000m3/h等级、80000m3/h等级空分设备和神华宁煤10万m3/h空分设备中大量应用。
1.3 高性能多系列膨胀机组
自20世纪80年代开发了国内第一套增压制动透平膨胀机组，杭氧在国内膨胀机领域一直处于领先地位。叶轮直径可在15450mm范围内变化，转速500026万r/min，膨胀机效率可达88%，工作压力≥7.2MPa（A），配套产品范围可从小型空分设备至10万、12万m3/h等级大型空分设备，目前已成功为日照钢铁60000m3/h、广西杭氧盛隆80000m3/h、伊朗卡维12万m3/h、鲁西化工和新疆心连心能化等大型大型空分设备配套。目前已运行的最大低压膨胀机叶轮直径为450mm，中压膨胀机叶轮直径为360mm。良好的设计和制造能保证带压启动。除空分领域气体膨胀机组外，杭氧利用膨胀机的相关技术开发了全液体透平膨胀机组、天然气膨胀发电机组、化工尾气回收用膨胀机、氢气透平膨胀机组和特种透平膨胀机等多系列膨胀机组。其中全液体透平膨胀机组和氢气透平膨胀机组打破了国外膨胀机生产厂商的技术垄断，氢气膨胀机已成功运行在山东寿光鲁清石化20万t/a异丁烷脱氢项目中（如图1所示），各项运行参数良好，效率超过进口产品。此外，杭氧还完成了对一些进口氢气膨胀机的维修，为国内膨胀机用户解决了维护成本高的问题。特种膨胀机组的介质为氦气，转速高达26万r/min。
1.4 压缩机系统
杭氧已有40多年设计、制造压缩机的历史，为空分设备配套的氧压机、氮压机、空压机、增压机均有系列产品，氧压机已成功为60000m3/h空分设备配套；空压机也有配套40000m3/h空分设备的业绩，循环增压机最高排气压力可达6MPa。氧气透平压缩机采用杭氧专有的机壳内部流道镀铜技术、小流道叶轮金基钎焊技术及大量氧气透平压缩机特殊材料，最大限度确保氧气透平压缩机的安全性。叶轮方向的特殊布置和多腔自动差压密封控制，确保了氧气纯度，有效降低了氧气泄漏量和转子止推轴承耗功，提升了机组运行效率。杭氧目前可以制造最大流量10万m3/h、最高压力4MPa的氧气透平压缩机（图2）。
2 大型空分设备关键技术未来展望
为了降低投资成本，减少设备维护的工作量，空分设备必须向着大型化发展。我国的空分设备制造行业应该尽自己最大的努力优化设计方案，尽量在满足需求的前提下减小设备尺寸，或者利用现场组装，分开运输等方式解决这些难题。另外降低能耗也是空分技术与设备未来的重要发展方向，这就需要在设计过程中提高核心部机的运行效率，并且预先对设备运行的总能耗进行精准的计算。同时，还要加大空分设备的自动化控制系统的研发，从而对生产实行自动控制，有效的提高生产效率，降低事故风险，提高装置可靠性。
结束语
总之，我国的煤化工企业在未来还有很大的发展空间，因此对于煤化工空分设备的研究和开发具有非常广阔的应用前景。大型化将是未来我国煤化工空分技术与设备发展的主要方向，空分设备生产企业应该大力打造一支高素质的研发团队，不断的在研发道路上努力前进，逐渐完善我国大型煤化工空分设备的性能，从而创造更多的经济效益和社會效益。
参考文献
[1] 毛绍融，朱朔元，周智勇，卢杰.大型空分设备技术现状及进展[J].深冷技术，2009，S1：26-31.
[2] 周智勇.大型空分设备技术现状及进展[J].深冷技术，2007，05：1-5.
[3] 周智勇.大型空分设备技术现状及进展[J].杭氧科技，2007，03：1-6.
[4] 毛绍融，周智勇.杭氧特大型空分设备的技术现状及进展[J].深冷技术，2005，03：1-6.
[5] 高翔.大型煤化工空分技术与设备发展现状[J].化工管理，2014，17：176.
[6] 张建府.大型煤化工空分技术与设备发展现状[J].煤化工，2012，03：10-12+15.
[7] 练琳.空分设备中塔器的现状和展望[J].河南科技，2013，10：132.