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1、概述由于冶金、化工行业的迅速发展，空分设备的订货量非常大。更 多的新技术在空分设备中的应用，使客户面对较多种选择，如何选择 适合自己的空分设备非常重要。空分设备按主要用户来分，可以分为冶金型和化工型。按工艺流 程来分，目前较为流行的是外压缩流程与内压缩流程两类。现在，国内新建的空分项目主要分为内压缩与外压缩两种流程。1、何谓外压缩流程，内压缩流程外压缩流程就是空分设备生产低压氧气，然后经氧压机加压至所 需压力共给用户，也称之为常规空分。内压缩流程就是取消氧压机，直接从空分设备的分流塔生产出中 高压的氧气供给用户。两者的主要区别在于，产品氧的供氧压力是由液氧在冷箱内经液 氧泵加压达到，液氧在高压
2、板翅式换热器与高压空气进行热交换从而 汽化复热。与外压缩流程相比，内压缩流程主要的技术变化在两个部分：精 馏与换热。外压缩流程空分是由精馏塔直接产生低压氧气，再经主换 热器复热出冷箱；而内压缩流程空分是从精馏塔的主冷凝蒸发器抽取 液氧，再由液氧泵加压至所需压力，然后再由一股高压空气与液氧换 热，使其汽化出冷箱作为产品气体。可以简单的认为，内压缩流程是 用液氧泵加上空气增压机取代了外压缩流程的氧压机。相对而言，内压缩流程是一种新的技术，不过所谓新也只是相对 与国内的空分行业而言。如同许多新技术一样，内压缩流程作为空分 设备的一种技术最早是在发达国家出现的，国外早在20世纪 80 年代 就有了内压
3、缩流程的空分设备，如我国20 世纪 80 年代从德国林德公 司引进的镇海石化28000m3/h空分设备就采用了内压缩流程技术。内压缩流程技术在国外的应用主要有以下三个因素：(1) 安全性考虑，理论上要内压缩流程的安全性高一些，空分行 业对安全的要求是非常高的。(2) 采用内压缩流程所需的液氧泵加上空气增压机的成本相应 就低得多；氧压机在设计制造中需要考虑的安全因素较多，价格就非 常昂贵。(3) 内压缩流程便于管道供气，国外的气体公司在经营现场供气 业务的同时，通常还出售大量的液体产品。2、 内压缩流程与外压缩流程投资比较2.1 投资成本从投资成本来看，内压缩流程与外压缩流程在以下几个部分的投
4、资成本不同。2.1.1 压缩机部分 主要指内压缩流程的液氧泵加上空气增压机与外压缩的氧压机 相比。在国外首选的是内压缩流程的空分设备。因为国外的氧压机非常 昂贵，例如外压缩流程需要的透平氧压机，均价是国内价格的34 倍，而内压缩流程所需的空气增压机的价格则是国产氧透的 1.5 倍 左右。而在国内，情况正好相反。外压缩流程的氧透可完全实现国产化， 而且质优价廉，安全性能好。而采用内压缩流程的话，国产机组不能 完全满足要求。所需的空气增压机一般要求进口机组，这样，采用内 压缩流程的空分设备的成本就高了。2.1.2 换热器部分内压缩流程空分要用到中高压的板翅式换热器，这会涉及到投资 成本的变化，国产
5、的中高压换热器质量也相当可靠。不过几乎所有上 内压缩流程空分项目的用户都对国内产品不太放心，所以就在这部分 又增加了不少成本，会增加 20%左右。2.1.3 膨胀机部分内压缩流程多采用中压膨胀机，若选用进口产品，通常没有备机， 一般需要带齐包括转子在内的备件；而选用国产机组，会采用一用一 备的方式，这样进口产品的成本要高 30%以上。外压缩流程采用低压膨胀机，国产机组完全可以达到进口产品的 性能。2.1.4 阀门部分内压缩流程空分有部分中高压的流路，相应对阀门的要求也比较 高，所以在这部分也会有一些增加的成本。一般来说，一套内压缩流 程空分设备的总价格会比同样的外压缩流程空分设备要高10%左右
6、。3 、运行费用运行费用主要即：运行能耗、备件及维护费用、操作维护人员的 开支。3.1 运行能耗空分设备中液体产品（液氧、液氮和液氩总量）占气氧产品的比 例对能耗的影响是很大的。一般可以认为 8%左右的比例是一个分界 点，低于这个比例以选用外压缩流程，若高于这个比例采用内压缩流 程就比较好了。3.2 备件及维护费用及人员开支与外压缩流程相比，内压缩流程空分设备由于进口的机组设备和 其它部件较多，则相应的备件和维护费用也会高一些。4、安全性和可靠性最后还有很重要的方面，就是安全性与可靠性，这是最根本的， 轻则影响用户生产设备的正常运行，重则影响整体投资的成功与否。前面讲到了在理论上内压缩流程空分
7、设备的安全性高一些，相对 而言外压缩流程空分设备的安全隐患主要在于主冷凝蒸发器内液氧 中碳氢化合物的积聚和透平氧压机。前者可以通过在线监控和定时进 行液氧安全排放来解决问题，至于后者，国产氧透的技术早已过关， 绝对保证安全，也从来没有出过爆炸等恶性事故。可以说，经过多年 的技术发展，外压缩流程空分的安全性是没有问题的。空分设备的运行可靠性就涉及到的设备质量、操作水平等各方面 的因素。外压缩流程空分技术成熟，用户的操作也都很熟练，可靠性 高。内压缩流程相对来说要复杂一些，自动化控制的要求更高。目前可以说，外压缩流程空分设备也是完全适应国内需要的。而 内压缩流程空分设备，目前情况下，更适用于特定的
8、用户。5、冶金行业对空分设备的选择冶金行业对用氧压力的要求通常在2.03.0MPa之间，那么内压 缩流程空分设备或者外压缩流程空分设备均可以实现。目前国内制造的内压缩流程空分设备中比较典型的流程是膨胀 空气进下塔的流程。其特点是：一是比较适合生产较大液体量，二是 氩的提取率高。现在国内冶金行业凡是订购内压缩流程空分设备的用户都选用 了这一种流程，这些用户都有相同的需求：需要大量的液体产品以在 满足生产的同时经营气体销售业务。同时，此流程的另外一个好处占地少，原料空压机和空气增压机 可以组合成一体机。对于部分没有考虑气体销售业务，那么选用常规的外压缩流程空 分设备就非常合理了。6、化工行业对空分
9、设备的选择化工（石化）行业对用氧压力的要求一般比炼钢要高的多，一般 都在4.0MPa9.0MPa以上，所需的制氧规模也非常大，动辄“30000” 以上。这样一来，采用内压缩流程的空分设备就是唯一的选择了。而 且，因为化工型的空分设备的产品结构通常比较复杂，要求同时生产 多种压力等级的氧、氮产品，这就需要根据具体的要求，进行多种方 案的比较，如采用单泵还是双泵内压缩，是采用空气循环还是氮气循 环等，最佳的方案一定要遵循一次性投资成本和长期运行费用的最佳 组合原则。当然，如果客户对空分设备的要求不太复杂，类似于冶金型的空 分设备，那么按照通常的内压缩流程或外压缩流程来考虑都可以。7 、结论目前，内压缩流程已经是完全成熟的空分工艺流程，国内的空分 制造商也已完全掌握了相关的技术，从空分设备成套供货的角度来说 完全没有问题。但是，我国的透平机械制造业与国外同行相比还有较 大的差距，在这样的情况下，可以说在一个关键的环节上国内的机械 制造行业还没有做好内压缩流程空分设备的完全国产化的工作。而外压缩流程作为经过多年发展、技术已成熟的空分工艺，就较 适用于绝大多数的需求。用户在新建空分项目的时候，不同的空分设备制造商所推荐的方 案都有其自身的利益考虑，用户应作多方考察，多进行技术交流和探 讨，究竟选择内压缩流程还是外压缩流程，一定要根据自身的需求和 国内设计制造的实际情况来做决策。
