空分装置大型化给设计制造提出新要求

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    “最近一段时间，国内空分行业喜事不断，开封空分集团有限公司又与天津荣程联合钢铁集团有限公司签订了一套8.3万等级的大型空分装置供货合同。这是继2007年2月一次性中标神华包头煤化工有限公司为煤制烯烃项目4组6万等级的特大型空分设备装置之后，目前国内首套最大规格的国产化空分装置，这表明，国产空分装置的设计制造水平已经达到国际先进水平。”中国气体工业协会秘书长孙国民日前接受记者采访时说。

这些大型空分设备的承接，实现了从国内市场为主转向国际市场为主的重大跨越，充分显示了中国特大型空分设备在深度和广度上参与国际竞争的能力和实力。这些项目的实施，为设计制造更大型的空分设备奠定了基础。

加速推进空分大型化

50年前杭氧制造了我国第一套制氧机，经过半个世纪，特别是上世纪70年代以来的努力，我国空分行业从无到有，从小到大，得到了迅速的发展，我国现已成为世界空分制造大国。

在大型空分装置国产化方面，由开封空分集团研制的首套4万等级内压缩流程大型空分装置已于2004年9月19日一次开车成功、顺利投产。杭氧在继中石化湖北化肥、安庆石化煤代油4.8万空分投产后，又相继在国际竞标中脱颖而出获得了神华包头煤化工等十套6万空分的订单。

虽然空分的国产化取得了很大的成绩，但从空分行业技术发展情况来看，比较重大的技术突破都是首先由国外空分公司完成的；一些关键的设备如配套的大型空压机、高压板换、低温泵及低温阀等还都需要进口。国外著名空分公司如法液空、林德、美国空气制品公司等均有9万等级以上的空分设备在运行，11万等级及以上空分设备也已开发设计成功。我们与此还有较大的差距。

大型、特大型空分设备作为重大技术装备，其设计制造水平能综合反映一个国家的工业实力。一套大型或特大型成套空分设备进口需要上亿元，如果国产化，可以节省约30％的费用。

大型空分的国产化包括设计、设备制造及设备集成成套技术的国产化。我们要在跟踪世界空分前沿技术的同时，自主研发空分新流程、优化单元设备、提高空分设备的自主制造与配套能力。

在空分设计国产化方面，要在系统掌握了大型空分设备的流程设计计算技术，单元设备设计、计算及制造技术及大型空分设备的成套集成技术的基础上，优化流程配置、降低能耗和提高空分装置运行可靠性。

在设备国产化方面，目前存在的主要问题一是设备制造业缺乏核心技术不能自主成套；二是没有创造业绩的机会。所以空分公司、空分设备制造商、空分用户应加强配合，共同联手为推进大型空分设备的国产化，提升国内空分设备的竞争优势而努力。
现代煤化工装置规模越来越大，国家对煤化工装置的规模也设立了准入门槛。装置的大型化必然带来了氧气需要量的大容量，一套现代煤化工装置动辄需要氧气每小时数十万立方米。为了降低投资、节约占地，提高装置运行的可靠性，减少维护（修）工作量，空分装置必须尽量大型化，以减少设备的套（台）数。当然由于煤化工装置大都建在西北等内陆，设备的大型化还要考虑运输条件的制约，希望空分厂商、设备制造商能通过优化方案、采用新技术尽量减少设备的外形尺寸，当然也可以考虑现场组装来解决部分设备的运输困难问题。

除此之外，我国煤矿主要分布在西北内陆，煤化工大都毗邻矿区建设。但我国西北地区缺水严重，环境脆弱，空分装置是耗水大户，采用空冷降低循环水用量对节水具有重要意义。而目前妨碍空冷大量推广使用的主要障碍是投资太高，期待能推出效率高、投资省的新型空冷器。

提高空分运行安全性与可靠性

“装置大型化，并不是简单地把原有的装置放大，而是需要经过周密的计算，才能确保装置的安全型、稳定性。”神华包头煤化工有限公司副总经理付国忠日前接受记者采访时说，“虽然国内的空分设备制造企业已经能够设计制造8万等级的大型空分装置了，但作为设备的直接用户，我想向空分厂商及设备供应商提出几点建议。”

付国忠认为，现代煤化工装置生产规模大，资金、技术密集。其核心部分往往存在技术风险，而空分装置又是煤化工的龙头，空分运行出了问题将影响全厂的运行。为了保证空分装置的安全可靠运行，除了常规的考虑外，针对煤化工空分还要特别注意下列几点：

一是大型煤化工煤气化炉台数及空分套数较多,为了保证气化炉运行的安全,气化炉对氧气的压力波动有一定的要求。如何实现气化炉部分停车或空分部分停车时减少氧气压力的波动,实现气化与空分的联动或联锁,确保气化装置的安全运行。现代煤化工氧气需求量大，氮气需求量比较少,如何在保证供气的条件下，优化空分流程配置，以节省投资,降低能耗十分重要。

二是煤制油、煤制烯烃、煤制醇醚都需通过煤气化制取氢气，但同时产生的大量二氧化碳因目前尚无法回收利用而排空。大量二氧化碳和其他烃类气体的放空对空分运行的安全性构成严重威胁。因此在空压机吸入口、空分前端净化及精馏系统防止烃类聚集等方面要采取特殊有效的措施，以减少由此造成的全厂停车，确保空分运行的安全可靠。

三是由于煤化工装置大都建在毗邻矿区的西北地区，这里春季多沙尘天气，甚至常出现沙尘暴，为了保证空压机的安全运行，应该注意优化空压机吸入口过滤器的设计与制造。

探索新的空分建设与运行模式

建设煤化工区是现代煤化工大型化、基地化、集约化和多联产的的要求，也是建设循环经济的要求。如果一个煤化工区有多套装置，每个装置都建自己的空分，不仅不利于空分装置的大型化与优化布局，而且不利于提高空分装置的可靠性。国外实行区域管网供气的模式值得我们借鉴，如法液空在欧洲（法国、比利时、荷兰）就建有2500公里的气体管网，其中就包括氧气管网。据说法液空正在筹备建设包括天津石化、天津碱厂等的天津开发区氧气管网。

实行管网供气可以优化空分的建设规模，提高供气的可靠性，有利于空分的专业化运行与管理，值得我们探索。我们包头煤制烯烃项目4套6万的空分正在筹划寻求与国内外专业化气体公司合作，并交由气体公司运营的模式。

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设备制造还是不行，重要设备还是靠进口，什么时候自主做个还的努力