杭氧苏州2011年气体分离与净化设备技术交流会版本2011030

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1、大型国产化空分装置技术介绍 2011年气体分离与气体净化技术交流会 报告人 周智勇 主要内容 市场需求 六万 等级空分装置是为大型冶金 大型煤化工 大型化肥原料 煤代油 工程等重要工业装备配套的不可缺少的关键装备 主要提供大规模 高压的氧气 氮气产品 供后续化工工艺使用 工业装置的普遍趋于大型化 为之配套的空分装置的规模也日趋大型化 在技术更新迅速 市场竞争激烈的今天 对于特大型的空分装置研制有着更多更加复杂的要求 根据用户企业的市场需求 六万 等级空分设备的运行成本要尽量控制在一定范围内 这才有助于增强国内空分企业的竞争力以及帮助用户企业降低其生产成本提高市场竞争力 一 杭氧大型空分装置国产

2、化历程 成熟一代储备一代开发一代 2002年12月第一套国产 三万 等级外压缩空分 2004年6月第一套国产 五万 等级外压缩空分 2006年8月第一套国产 五万 等级内压缩空分 2008年9月第一套国产 六万 等级外压缩空分 2009年7月第一套国产 六万 等级内压缩空分 八万及以上等级空分 宝钢3万空分 北台5万空分 华鲁恒升4 8万空分 宝钢6万空分 大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司5 8万空分 一 杭氧大型空分装置国产化历程 德国3 2万空分 双沸腾主冷凝蒸发器四溢流筛板下塔大直径规整填料塔 2004年 北台5万空分 上塔与主冷分离落地式总体布置规整填料下塔 杭氧大型空分主要技术突破

3、2005年 包钢4万空分 2007年 华鲁恒升4 8万空分 8 5MPa高压板翅换热器成套 2002年 宝钢3万空分 2008年 宝钢6万空分 双层逆流卧式主冷凝蒸发器 2009年 大唐5 8万空分 Plus规整填料上塔4 6直径四溢流筛板塔下塔 卧式主冷凝蒸发器 一 杭氧大型空分装置国产化历程 杭氧20 000Nm3 h 氧 等级及以上空分设备统计 注 ICP为流程 30套 ICP17套 26套 ICP14套 15套 ICP14套 104套 ICP19套 15套 ICP11套 杭氧自1998年成功开发以全精馏制氩为核心技术的第六代空分设备以来 已生产销售了340多套大中型空分设备 其中 制氧

4、容量大于30 000Nm3 h等级的空分设备86套 二 成熟的六万等级空分技术 六万 等级空分业绩表 二 成熟的六万等级空分技术 在物性数据方面软件 1 采用先进设计计算软件 适应空气介质的高精度的BENDER方程数据软件美国S W公司数据软件美国Hysis数据软件 二 成熟的六万等级空分技术 应用美国Hysis热力计算软件杭氧自行开发热力计算软件杭氧自行开发的精馏塔水力学计算软件美国S W公司板翅式换热器性能及结构计算程序美国Aspen公司MUSE板翅式换热器性能及结构计算程序美国STAAD PRO结构分析和设计软件 对冷箱骨架进行地震载荷 风载荷 固定载荷计算美国CAESARII软件进行低

5、温管路应力分析采用PDMS三维管道设计软件对冷箱内低温管道设计ANSYS有限元分析计算软件AFTARROW阻力分析软件 1 采用先进设计计算软件 二 成熟的六万等级空分技术 美国HYSYS热力计算软件 物性数据软件 1 采用先进设计计算软件 二 成熟的六万等级空分技术 美国STAAD PRO结构分析和设计软件 CAESARII管道应力分析软件 流场模拟分析软件 PDMS三维管道设计软件 1 采用先进设计计算软件 二 成熟的六万等级空分技术 ANSYS有限元分析计算软件 AFTARROW阻力分析软件 1 采用先进设计计算软件 二 成熟的六万等级空分技术 拥有重型组装车间 跨度36m 总长204m

6、 最大起重能力为两台100t行车 行车轨高16m 满足了10万等级空分大型容器和乙烯冷箱的组装要求 二 成熟的六万等级空分技术 2 大型设备制造能力 装备实力 下料能力 大型数控等离子火焰切割机 拥有大型等离子切割机 最大切割厚度120mm 大型数控等离子火焰切割机 60mm 大型剪板机 最大剪切范围8000mm 25mm 大型刨边机 最大工作范围16m 可以满足10万m3 h以上等级空分设备的下料需求 大型剪板机 二 成熟的六万等级空分技术 2 大型设备制造能力 成形设备 熔焊和钎接设备 金属切割机床 拥有特大型封头旋压机 最大直径 8000 壁厚50mm 大型卷板机 60mm 1200t水

7、压机和各种板式换热器翅片专用冲床等 新增了国内最大的真空钎接炉 最大钎接尺寸为1 3m W 1 8m H 8m L 最大耐压等级为10Mpa 拥有从德国引进的大型数控龙门镗 铣床 从瑞典 瑞士引进的五轴联动加工中心各一台 德国引进的多规格卧式加工中心等 二 成熟的六万等级空分技术 2 大型设备制造能力 检测设备 拥有国家级计量理化中心 具有完备的检测手段和仪器 先进检测设备的配置 保证了杭氧特大型空分设备的生产从原料到工艺再到成品每个环节的可靠性 叶轮 气体轴承超速试验台 原子吸收仪 直读光谱分析仪 二 成熟的六万等级空分技术 2 大型设备制造能力 3 综合能耗控制技术 NPV 净现值C 电费

8、 单位货币 kWhT 装置的年运转时间 h 年 R 年收益率 小数 P 年通货膨胀率 小数 N 可使用时间 年 综合一次性投资与运行成本平衡 二 成熟的六万等级空分技术 能耗最低的流程组织形式降低板翅式换热器的热端温差合理降低主冷凝器液位合理分配高低压板翅换热器各段之间的最小温差 3 综合能耗控制技术 二 成熟的六万等级空分技术 1 精确优化的工艺流程技术 提高板翅式换热器的翅片性能 提高换热器效率强化主冷凝蒸发器的换热效率 降低主冷温差开发节能型蒸汽加热器 3 综合能耗控制技术 二 成熟的六万等级空分技术 2 高效节能的单元设备 机组选型考虑高效可靠流程组织方式与高效机组匹配 3 综合能耗控

9、制技术 二 成熟的六万等级空分技术 3 高效动设备选型技术 合理配置管道以及单元设备的布置降低管道和单元设备布置不合理带来的压力损失适当降低流体的流速来降低管道的阻力 3 综合能耗控制技术 二 成熟的六万等级空分技术 4 过程的阻力控制技术 4 安全保障技术 采用进口整盘仪表管对仪表管根部实行可靠保护仪表管保护架采用不锈钢对仪表管补偿走向做合理设计 1 可靠的仪表管保护体系 整盘仪表管 仪表管根部保护 二 成熟的六万等级空分技术 4 安全保障技术 管道沿塔体设计管道支架固定在塔体上管道塔体同步收缩降低冷态下管道应力 2 管道沿塔体设计 塔体管道同步收缩设计 精确定位管道支吊架 空气进下塔运行后

10、的变形模拟 二 成熟的六万等级空分技术 4 安全保障技术 较高液氧的循环倍率设计全浸式操作方式特殊液氧通道设计 液氧流动更通畅 3 主冷凝蒸发器安全设计 二 成熟的六万等级空分技术 4 安全保障技术 降低了冷箱高度 避免因塔器过高带来的应力过大问题 保证空分运行可靠 4 上下塔分置平行设计 二 成熟的六万等级空分技术 管道流速控制在3m s左右过流部分选用monel材质氧阀均设置在防火墙 5 高压氧阀的安全设置 4 安全保障技术 二 成熟的六万等级空分技术 6级高压离心液氧泵替代20多级的离心泵安全性能大大提高高压氧气稳定性控制方案 6 高压液氧泵选型及控制 4 安全保障技术 二 成熟的六万等

11、级空分技术 开发防冲床隔板装置合理设计分子筛切换阀的低压差切换 7 分子筛防冲床技术 4 安全保障技术 二 成熟的六万等级空分技术 合理选型 合理布置避免气蚀和闪蒸带来的危害 8 高压节流阀门的选型布置 4 安全保障技术 二 成熟的六万等级空分技术 5 专利及专有技术 二 成熟的六万等级空分技术 a 六万等级空流程计算的计算软件包b 六万等级空分流程的优化设计软件包c 4 5米及以上特大型规整填料塔的性能及结构设计软件包d 4 6米及以上特大型四溢流筛板塔的性能及结构设计软件包 5 专利及专有技术 二 成熟的六万等级空分技术 6 与国外技术水平比较 二 成熟的六万等级空分技术 6 与国外技术水

12、平比较 二 成熟的六万等级空分技术 二 成熟的六万等级空分技术 7 通过鉴定 杭氧已拥有成熟的六万等级空分技术 得到了广大客户一致肯定 2010年10月21日 国家能源局委托中国机械联合会对杭氧六万空分进行鉴定 各位专家一致通过鉴定并认为杭氧六万空分达到了国际先进水平 2 八万空分研制的关键点 三 八万 等级空分装置的技术储备 以常见煤化工空分装置为例 性能指标 流程技术通用物性库一致计算平台相同 八万空分装置 二万 六万空分装置 原则 以可靠性为主 兼具先进性 二 六万空分装置的流程均适用于八万等级空分装置 1 流程技术解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 对于不同的氧产品压力等级和不

13、同氮产品及压力 杭氧已开发了二十多种不同流程 这些流程已在300多套大型空分上成功应用 单泵内压缩膨胀进下塔增效塔流程 双泵内压缩膨胀空气进下塔增效塔流程已在7套 六万 等级煤化工型空分设备上成功应用液氧自增压流程已在2套 六万 等级冶金型空分中成功应用 1 流程技术解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 上述流程稳定可靠 八万 十万等级空分完全可以采用这些流程技术 空压机 增压机及驱动汽轮机均采用进口产品 MAN或SIEMENS 八万 等级空分装置的空气量在41300Nm3 h左右 原料空气压缩可以选择以下三种配置方式 MAN公司RIKT160机型 RIKT160机型的空气处理能力从43

14、0 000m3 h到660 000m3 h 空压机吸入口状态 折合成标态就是从363 000Nm3 h到530 000Nm3 h SIEMENS公司140机型 1台小型压缩机 MAN公司的轴流加离心式压缩机 空气压缩机系统已有完整的配套方案 2 压缩机系统解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 2 压缩机系统解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 2 压缩机系统解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 增压机选用方案 流量 215000Nm3 h进口压力 0 553Mpa A 出口压力 7 2MPa A 八万 等级空分装置压缩系统示意图 三 八万 等级空分装置的技术储备 原料压缩机

15、增压机 汽轮机 2 压缩机系统解决方案 原料空气过滤器采用国产设备型式为自洁式 滤纸采用进口植物纤维处理空气量 800 000Nm3 h过滤效率 99 5 立式安装 占地面积 70m2 我国已有相关公司为国外空分公司的9 5万空分设备配套空气过滤器 设计制造没有任何问题 3 空气过滤器解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 空冷系统中的空冷塔和水冷塔完成单体论证 4 预冷系统解决方案 空冷塔和水冷塔全部采用填料塔 筒体材质为Q345R 空气预冷系统的处理空气量正常为 413 000Nm3 h 此前杭氧设计制造的最大尺寸同类设备已配套于大唐多伦项目 最大处理空气量为397100Nm3 h 与

16、 八万 等级空分装置所配套的设备为同一等级 三 八万 等级空分装置的技术储备 空冷塔结构特点上段 增强聚丙烯环 规格 65 65 1 5下段 增强聚丙烯环 规格 88 88 1 5不锈钢环 规格 88 44 1 2采用苏尔寿扑雾器采用不锈钢分布器 空冷塔比较 三 八万 等级空分装置的技术储备 4 预冷系统解决方案 分子筛吸附器已完成单体论证 5 分子筛系统解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 分子筛吸附器采用卧式 双层床结构 筒体材质为Q345R 空气预冷系统的处理空气量正常为 413 000Nm3 h 此前杭氧设计制造的最大尺寸同类设备已配套于大唐多伦项目 最大处理空气量为397100Nm3 h 与 八万 等级空分装置所配套的设备为同一等级 应用气流均布装置 提高气流均布性 卧式吸附器气流均布装置ZL200610154688 4 三 八万 等级空分装置的技术储备 5 分子筛系统解决方案 三 八万 等级空分装置的技术储备 5 分子筛系统解决方案 采用流场模拟分析技术 提高气流均布性 三 八万 等级空分装置的技术储备 5 分子筛系统解决方案 杭氧与用户签定合同 填料供应商 苏尔寿