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                      國內外大型空分設備發展現況

                      2008-9-3 11:01:00

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                      1引 言
                      當今,世界科技與經濟飛速發展,各行各業對氧、氮、氬的需求急增,用量越來越大,也就促使空分設備(制氧機)越造越大?,F國外空分設備特點是:巨型化、填料塔、無氫制氬、內壓縮、氣液并產、高自動化、高可靠、低能耗、長周期等。投運的最大空分設備是:法國液化空氣公司的3200t/d O2(2002年3月已拿到3550t/d O2的訂單);美國空氣制品與化學品公司的3100t/dO2;德國林德公司的335000m3/hN2(一處4臺);美國普萊克斯實用氣體有限公司的1700t/dO2;英國氧氣公司的2400t/dO2;德國梅塞爾集團的1700t/ dO2;俄羅斯深冷機械公司(前蘇聯)的70000m3/ hO2等。投運的最大制氧站是南非煤-油-氣公司,>100萬m3/hO2;最大制氮站是墨西哥坎塔雷爾,134萬m3/hN2?,F國外大型空分設備,氧提取率>99%(達到99.8%),氬提取率(膨脹空氣進下塔)可達92%~94%,能耗<0.565kWh/m3O2(包括壓氧,<3Mpa)。
                      隨著國民經濟的發展,我國空分設備制造業從1999年下半年開始,走出低谷,三年來行業形勢一直趨好,杭州制氧機集團有限公司、開封空分集團有限公司、四川空分設備集團有限公司訂貨均出現歷史新高,鋼鐵、石化、化肥等工業均競上新的大型空分設備。在此形勢下,筆者近年常接到行業有關領導與同仁的問詢;國外大型制氧機發展情況如何?最大到多大?總不能老是以老的信息相告問詢者。為此,筆者前段時間向國外有關空分設備公司駐華辦事處的老朋友作了寫信與電話的調查問詢,得到了他們的大力支持。有些回復資料經老同事翻譯后已在氣體總網網訊《氣體分離動態》上絡續登出?,F結合筆者長期從事《深冷技術》主編工作與行業情報工作所搜集累積的信息,一 并作一匯總,供行業同仁參考供領導參閱。
                      1903年,德國林德發明世界上第一臺10m3/h制氧機,到明年(2003年)正好100周年,謹亦以此文作為紀念。
                      2 國外各大空分設備公司的發展情況
                      2.1 法國液化空氣公司
                      法國液化空氣公司(以下簡稱法液空或L′air)建于1902年(克勞特發明活塞式膨脹機,建立 “克勞特液化循環”之年)。1910年制成第一臺中壓帶膨脹機的10m3/h制氧機,開始生產空分設備。1917年制成125m3/h制氧機。1925年法液空在意大利建成世界上第一家以管道來供應氧氣。1945年制成800m3/hO2、3300m3/hN2同時制取的空分設備。1957年制造10750m3/h空分設備。隨后法液空制造過16250、20800、25900、43700、50400、66900 、74000等m3/h大型空分設備。
                      法液空設計制造的大型空分設備最集中的為供南非的Sasol Secunda公司,這家以煤轉化生產合成燃料的煤-油-氣公司,就建有法液空提供的66900m3/h、98.5%O2的空分設備12套;第一期工程,1977年供6套;第二期工程,1979年供5套,1981年又供1套;其氧、氮產量與純度為:氧669000m3/h、98.5%O2,氮21600m3/h、<100×10-6 O2。后又上74000m3/h空分設備1套。這樣共為13套,1998年ICCR會論文集、BOC專家 文也為13套。但法液空樣本介紹為14套。
                      據《國際低溫氣體》2002年第5期和法液空公司通訊2002年3月19日報道,法液空又從南非SASOL手中拿到3350t/d(約10366m3/h)空分設備的訂單,計劃2003年底開車,這就意味著法液空將建造世界上最大的空分設備。該特大型空分設備將安裝在南非Sasol Secunda公司下屬的石化聯合企業里,離南非約翰內斯堡170公里之處。一旦此新空分設備投產,SASOL將成為法液空服務于這家單一用戶的世界上最大的空分設備擁有者、世界上最大的制氧站,建成后 該處的總氧產量將超過38500t/d(112.4萬m3/h)。法液空稱,自1980年以來,法液空已向南非SASOL Secunda提供2500t/d(73250m3/h)等級空分設備14套。第15套為3550t/d等級的特大型空分設備的建造,表明法液空有能力向世界上對氧、氮有特大需求的用戶提供設備和服務。南非SASOL合成燃料公司和法國液空公司之間的合作關系已有30多年,雙方都獲得了利益(雙贏效果)。
                      法液空是法國唯一生產空分設備的廠家,是世界上資格最老的空分設備制造公司之一,是世界第一大氣體公司。法液空2000年銷售額7289.6百萬美元,同比增長23.9%,排世界七大氣體公司之首?,F法液空在65個國家有130家子公司,2001年銷售額8328百萬歐元,法國境 外收入達77%。
                      據1993年資料,法液空在本國與世界各地已擁有450個氣體生產企業。在歐洲建立起世界上最大的氧、氮、氬供應網絡,管路總長達3000公里,在法國北部以管路溝通比利時、荷蘭、 盧森堡、德國等國家。在美洲也有2300公里的供氣管網。那時空分設備最大生產能力為90000m3/h。
                      據1998年資料,法液空自1970年以來,已向各行業提供了1400多套空分設備,遍布140多個國家。氧產量大于60000m3/h的大型空分設備,法液空市場占有率達55%。
                      目前世界上投運最大的空分設備為3200t/d(93440m3/h),就是法液空制造的,已制造投運兩套。第一套3200t/d空分設備,1998年4月投產,安裝于比利時安特惠普港的巴斯夫公司現場,其管網與法液空長達2600公里、從敦克爾克至鹿特丹的北歐管網相連。該套空分設備采用部分內壓縮(泵壓)流程,其前端凈化器閥門直徑達ф1.6m,精餾塔分四段運輸,每段重達140噸,采用規整填料塔。該套新空分設備由法液空歐洲氣體部投資興建,用于取代原先那套產量不足、效率不高的舊空分設備。法液空第二套3200t/d空分設備,2000年5月投產,就是取代1997年12月25日爆炸掉的在馬來西亞賓突魯殼牌石油公司中間蒸餾合成公司的19 93年投產的2500t/d(73000m3/h)、99.8%O2空分設備。新上3200t/d空分設備,對安全防爆作了新的設計,不再用膜式主冷,而全部采用浴式主冷,增強對碳氫化合物的監控,增加液氧吸附過濾器。
                      2.2 德國林德冷凍機械制造公司
                      德國林德冷凍機械制造公司(以下簡稱林德公司或Linde)創建于1879年6月。1895年5月29日,林德利用焦耳—湯姆遜效應制成世界上第一臺3L/h高壓空氣液化裝置,液化空氣獲得成功,并投入工業生產,建立了“林德節流液化循環”,隨之林德公司設立氣體液化部,開始設計和研制氣體液化和氣體分離設備。1896年,林德通過液化空氣的部分蒸發獲得氧量為50%的混合物。1900年,林德制成用氨預冷的實用化的空氣液化裝置,并在博覽會上首次展出。1902年,林德設計第一臺單級精餾的制氧機。1903年由卡爾•林德設計制成世界上第一臺工業性10m3/h制氧機,采用高壓節流單塔流程,制氧機從此誕生。1907年制成50m3/h制氧機。1911年制成80m3/h和150m3/h 制氧機。1930年試制成功第一臺工業規模林德-法蘭克爾(蓄冷器)型255m3/h、99%~99.5 %O2的制氧機。1939年制成3350m3/h、98%O2的制氧機。1947年林德公司開始開發全低壓工藝氧設備。1957年制成10000m3/h空分設備。20世紀60年代后,林德公司制造過110 00、12000、12500、20000、26000、28000、30000、37250、40000、44600、55000、70000m3/h等空分設備。
                      林德公司為德國BASF公司設計制造的66000m3/h空分設備,1992年2月投產,采用常溫分子 篩凈化流程,填料塔制取粗氬,再用加氫除氧生產108t/d(2527m3/h)、99.9995%高純氬 。林德公司自用的34000m3/h空分設備,1993年12月建成投產,采用常溫分子篩凈化流程,設有17500m3/h氧量調節系統,用三塔填料塔低溫精餾制取高純氬,提氬系統與主塔都在同一冷箱內。林德公司提供馬來西亞石油工業的72200m3/h空分設備,1993年投產。
                      當前世界空分設備制造業中,林德公司與法液空、美國空氣制品公司不斷互相競爭,使得空分設備的規模不斷攀升,其產量已從1000t/d上升到3500t/d。林德公司現制造得最大的制氮設備是安裝在墨西哥坎塔雷爾的33.5萬m3/h制氮設備,共4套,總氮產量為134萬m3/h,已于2000年9月試運轉投產,氮氣被壓縮到120bar,經過海底管道送到80公里外的海上油田與墨西哥GULF油田, 用于注氮強化采油。這個工程項目是墨西哥國際石油集團與英國BOC、日本丸紅株式會社、加拿大西海岸能源公司、德國林德公司以及ICA Fiuor Daniel公司共同簽約的為期15年的氮氣供應合同,項目建設總投資近10億美元,其中BOC30%、丸紅30%、加拿大20%、林德10%、ICA 10%。林德公司負責制氮裝置,ICA負責工程基本設施、發電廠和通到油井的管路,BOC和加拿大公司負責合同期內的操作與維護,日本丸紅負責整個項目的財務管理。整個供氮聯合體由三大部分組成:功率為550MW的發電廠、氮氣生產裝置及氮氣供輸管線。每個冷箱內的精餾塔有并列的兩臺,塔的直徑為ф4.9m,內裝74塊篩孔塔板。這套特大型氮設備,加工空氣量為50萬m3/h,它相當于3500t/d制氧設備和10000t/d制氮設備的加工空氣量。所以林德公司也稱世界上空分設備它造得最大,在圖上就標到實線的最頂端。
                      2.3 美國空氣制品與化學品公司
                      美國空氣制品與化學品公司(以下簡稱APCI)創建于1939年。1941年制造出第一臺空分設備 。1961年制成10500m3/h空分設備。1964年制成25000m3/h空分設備。另外還制造過3000 0、33500、35000、48000m3/h等空分設備。APCI提供菲利普石油公司北海??品扑箍擞吞锏囊惶?2萬m3/h特大型制氮設備,首次將大空分設備安裝在近海采油平臺上,于1992年底投入使用。
                      APCI供南菲SASOL化工公司(SCI)的2100t/d空分設備,由APCI英國公司設計、制造、施工、 建設、調試,于1998年4月交付使用,由美國空氣制品南非公司(APSAP)提供操作技術,并在15年內負責室內設備和機器的維修。該項目包括一套2100t/d空分設備和20公里輸氣管線。1 996年簽約,金額為7000萬美元。產量為:氧2100t/d(61320m3/h)、氮1440t/d(47952m3/h)、氬50t/d(1170m3/h)及70t/d液氮。APCI最大的空分設備為供荷蘭鹿特丹殼牌石油公司的3100t/d(90520m3/h)空分設備(APCI資料稱為3250t/d),已于1997年投產,其加工空氣量為45萬m3/h,可同時生產90520m3/hO2、216450m3/hN2、450t/d液態產品和2878m3/hAr。
                      APCI公司1989~2003年制氧量為1500t/d以上空分設備有14套業績。這些大型空分設備分布在歐洲的荷蘭、德國及美國、南非、沙特、中國等。
                      APCI2000年銷售為5467百萬美元,同比增長9%;2001銷售額5717百萬美元,同比增長5%。
                      2.4 美國普萊克斯實用氣體有限公司
                      美國普萊克斯實用氣體有限公司(以下簡稱普萊克斯或Praxair)的前身是美國聯碳工業氣體公司(UCIG),是美國聯合碳化物公司(UCC)的三大分公司之一。1991年12月16日美國聯合碳化物公司宣布,將公司分成兩個獨立自主的公司一個仍名為美國聯合碳化物公司,主要從事 化學品與塑料生產;另一個定名為美國普萊克斯實用氣體有限公司,主要從事工業氣體生產與銷售,擁有15000t/d容量的氣體生產能力,約占美國工業氣體產量的31%,是北美洲和南美洲最大的工業氣體生產商,也是全球最大的工業氣體生產商之一,2000年銷售額為5043百萬美元,同比增長8.7%。
                      因為普萊克斯前身是美國聯碳工業氣體公司,所以普萊克斯自稱有近百年歷史。那是1907年德國林德公司制成50m3/h制氧機后,在美國建立林德空氣制品公司,即為美國聯合碳化物公司林德分公司,這是美國生產低溫設備的第一家公司。1976投產2000t/d(58400m3/h)空分設備。
                      美國普萊克斯至今最大的空分設備是2700t/d。1996年第一套裝于印度Jindal鋼鐵公司,1999年又生產兩套,一套仍在印度Jindal鋼廠,另一套在美國特拉華州,提供煤氣化聯合循環發 電(IGCC)用,即氧氣-煤氣化站-燃汽輪機-發電,這種綜合利用空分設備,可省能耗30%左右 ,很有發展前途。普萊克斯2700t/d空分設備,采用雙泵內壓縮流程,即氧氮都有低溫液體 泵內壓縮,裝置可作半負荷(50%)長期運行。主要技術參數如下;氣氧67500m3/h、99.5% O2、11.4bar;液氧4500m3/h、99.5% O2;氣氮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 英國氧氣公司(英國BOC集團)
                      英國氧氣公司(以下簡稱BOC)1886年1月26日創立,原名布賴恩斯氧氣公司(取自創始人布賴恩期兩兄弟之名,也有叫布林氧氣公司,當時用氧化鋇-過氧化鋇可逆反應制氧),1906年改名英國氧氣公司,1960年改名為BOC,1982年3月1日起更名為BOC集團公司。BOC 1940年建造第一臺4m3/h制氧機,1956年開始制造500m3/h以上空分設備,1958年制造出6000m3/h空分設備,1966年制造出20000m3/h空分設備,1970年制造出同時提取粗氬 、氖、氦、氪的25000m3/h空分設備,1979年為英國鋼鐵公提供了一套38480m3/h空分設 備。至1993年,BOC最大空分設備為2200t/d。
                      英國BOC集團BOC工藝設備公司已有80多年歷史,從事空分設備等的設計制造。自1995年以來 ,已先后制造和投產多套大中型空分設備,如;美國匹茨堡Weirton鋼鐵公司的1600t/d空分設備;美國賓州美國鋼鐵公司的2200t/d空分設備;南非氧氣公司的700t/d空分設備;挪威Statoil的1100t/d空分設備;印度Dolvi 1250t/d空分設備和Tata鋼鐵公司的1051t/d空分設備;英國鋼鐵公司的1800t/d空分設備;泰國曼谷的1300t/d空分設備;英國威爾士的1098t/ d空分設備;波蘭ZAK的1340t/d空分設備;印尼Grosik鋼廠的1090t/d空分設備等。別有資料報道,英國BOC公司有一套2400t/d(67680m3/h)空分設備在美國運轉,那是BOC最大的空分設備了。
                      這里順便提及一下:1999年曾傳得沸沸揚揚的美國APCI和法液空聯合收購英國BOC事,后來失效,BOC則從美法聯合收購失敗中,反思自己,吸取教訓,對業務進行重組,調整了組織機構和經營戰略,開始重視把市場擴大,加大了擴張速度和企業宣傳力度。經過一年多的重整旗 鼓,現在BOC不僅重新站在了世界工業氣體生產商的前列,而且擴張能力和再發展潛力都大大提高。在全球經濟不景氣的情況下仍然取得了2001年銷售收入61億美元的好業績。
                      2.6 德國梅塞爾公司
                      德國梅塞爾公司(MESSER,簡稱MG)在60年代前也生產過空分設備,以后主要從事銷售氧氮等工業氣體。MG制造的最大空分設備為1700t/d(~5000m3/h),投資5600萬馬克,安裝在德 國奧貝赫森,產品為氧50000m3/h、氮70000m3/h、氬1800m3/h,以及其它稀有氣體,1998年2月安裝,塔高70m,直徑4.5m,1998年秋投產。
                      2001年3月,梅塞爾集團的股東變更落定,赫司特/安萬特公司將持有的梅塞爾67%股份轉讓給安聯投資和高盛基金,出售價格約為15億~16億歐元(13.6億~14.5億美元),包括債務 ,比希望的19億歐元要低,這是歐洲最大的私人股本交易,其余33%股份仍由始創人HANS ME SSER家屬持有。股權雖然變更,但梅塞爾氣體業務仍繼續正常開展。
                      梅塞爾的氣體市場份額是:在德國約占30%,占整個歐洲市場的17%,在美國約占3%~4%,其中美國東北部約為10%。MG 1999年凈銷售額為3436百萬馬克。
                      2.7 俄羅斯深冷機械公司
                      俄羅斯深冷機械公司(JSC)始建于1945年。追溯到1932年,莫斯科第一氣焊廠制成蘇聯第一 臺100m3/h制氧機,當年接赫曼提出將部分膨脹空氣直接送入上塔參加精餾。挖潛上塔潛力,即為有名的“拉赫曼原理”。1940年,蓋爾士(《深度冷凍》—書作者)獲得蘇聯第一份低壓流程制取液氧方法的發明證書(專利)。1939年,卡皮查發明高效率(>80%)徑流向心反動式透平膨脹機,開始研究全低壓空分設備。1943年,蘇聯成立制氧工業管理局,局長為卡皮查。1944年出版《氧氣》雜志。1946年,蘇聯成立“全蘇制氧機研究院”(院長是卡皮查)和“國立氧氣設計院”。1951年,蘇聯БP-1型大型低壓制氧機投產,氧產量12500m3/h、純度95%,另有500m3/h、99.2%O2(為1948年開始研究設計)。1959年,蘇聯開始研究 БP-2型制氧 機工藝流程,技術參數為:35000m3/h、95%~98%O2,8000m3/h、99.2% O2,3000m3/h、99.98%N2,1300m3/a Ke,1962年制造,1963年在亞速夫鋼廠投運。1978年,制 成KT-70型高爐制氧機,產量為66000m3/h、純度95%O2,另產3500kg/h液氧(供高峰時 用),此即為前蘇聯號稱的當時世界最大的70000m3/h制氧機。前蘇聯KT系列空分設備,生產最大到76200m3/h,并聲稱已設計了109000m3/h和162000m3/h空分設備,但未生 產。1992年,前蘇聯按訂貨生產的大型空分設備有10套。
                      2.8 日本氧氣公司
                      日本氧氣公司(酸素)創建于1910年。1934年制成日本第一臺HC型40m3/h制氧機。1935年制成艦載移動式15及30m3/h制氧機。1936年制造200m3/h制氧機。1945年制造林德-法蘭克爾型(蓄冷器型)3000m3/h空分設備。1976年已可接受60000m3/h空分設備訂貨。1992年已能生產70000m3/h大型空分設備。日本酸素制造過12100(1965年)、25800、32000、35000等m3/h空分設備。日本氧氣公司是世界八大氣體公司之一,1999年排行第8位,年銷售額1 2.8億美元。
                      2.9 日本日立制作所
                      日本日立制作所創建于1910年,1950年開始試制空分設備,1958年生產出日本當時最大的4500m3/h空分設備。1959年生產出10000m3/h、1967年生產出15000m3/h、1969年生產出 20000m3/h、1971年生產出30000m3/h、1974年生產出47000m3/h(90%O2)等空分設備 。日立提氬設備,配30000m3/h空分設備為750m3/h。
                      2.10 日本神戶制鋼所
                      日本神戶制鋼所創建于1911年6月,1934年試制第一臺5L/h移動式液氧設備。1936年 制成日本第一臺2000m3/h工藝氧設備。1950年制成3000m3/h全低壓空分設備。1960年 制造10000m3/h、99.6% O2 及10000m3/h、99.99%N2的雙高純度全低壓空分設備。1970年制成21000m3/h空分設備。1972年制造30000m3/h空分設備。1976年,神鋼在日本加古川鋼鐵廠30000m3/h空分設備上采用一臺16位微型計算機進行空分控制操作,使設備利用率由86%改善到96%~97%,節約了10%的氧氣能耗。這是世界上第一套用電子計算機全自動控制的空分設備。電腦系統1971年開始研制,1976年6月建成。神鋼1976年接受35000m3/h(附700m3/h液氧)空分設備的訂單。
                      3 國外公司空分設備發展的特色與啟示
                      3.1 三足鼎立,競爭發展
                      當今世界,三大氣體公司——法液空、APCI、林德已形成“三足鼎立”局面,均造出了超大型空分設備,顯示了各自的先進科技與強大實力。法液空一直以來牢牢地坐在世界八大氣體公 司排名的第一把交椅上。美國APCI近年努力追趕,排名上升。美國《商業周刊》公布2001年全球排名1000強的各大公司,氣體行業中被列入的只有4家:法液空排名第379位,APCI排名第476位,普萊克斯排名598位,BOC排名646位。因而APCI股票上升,經濟效益快速增長,進入世界500強,從而超過BOC和Praxair,成為世界第二大氣體公司,僅名列法液空之后。林德公司穩步發展,收購了瑞典AGA公司(38億美元),已制造出相當于3500t/d制氧機的33.5萬m3/h的制氮機,即用于墨西哥注氮強化采油的4臺制氮機。林德公司在沙特與伊朗亦競上用于石油化工大型空分設備(2002年3月簽約:沙特3400t/d,伊朗2×1700t/d)。
                      Praxair、BOC、MG也在努力攀上,對中國的活動不減,投資仍在繼續,拓展競爭之勢可謂第 二梯隊的“三足鼎立”。而日本的三家(酸素、日立、神鋼),在中國似乎沒有聲息了。世界八大氣體公司銷售額排名,1999年:①法液空,②BOC,③普萊克斯,④APCI,⑤AGA,⑥林 德,⑦梅塞爾,⑧酸素?,F在排名已起變化,AGA被林德收購了,八家已成七家;APCI排名 上升了,林德也移前?!灰偁幋嬖?,才會有不斷的發展!
                      3.2 創新——發展的動力、生命的活力
                      可以說,空分設備是在不斷創新中發展壯大、開拓前進的,各公司的歷史業績已鑄就了空分設備的古往今來:
                      1903年,德國林德利用焦-湯效應,采用高壓節流技術,發明了世界第一臺10m3/h制氧機開創了世界工業制氧機的歷史!1906年,德國海蘭特用一臺高壓(20MPa)膨脹機來液化空氣和 生產液氧,獲得成功,建立了“海蘭特液化循環”?!昂Lm特高壓液化循環”是1902年法國克勞特發明活塞式膨脹機、在一臺中壓(5MPa)帶膨脹的裝置中液化空氣所建立的“克勞特中壓液化循環”的一個特例?!翱藙谔刂袎阂夯h”,改善了林德的“林德高壓節流液化循 環”,是空氣液化的一大進步。1924年,德國法蘭克爾提出在中大型空分設備上采用金屬填料的蓄冷器,來代替熱交換器,成為大規模氣體液化與分離方面的一個重要進展。1930年,前蘇聯拉赫曼提出了將部分膨脹空氣進上塔參與精餾、挖掘上塔潛力的“接赫曼原理”已延用至今。1932年,林德公司在林德-法蘭克爾型制氧機上首次采用軸流單級沖動式透平膨脹機,由于采用了蓄冷器和透平膨脹機,使空分設備向更經濟的方向發展。1939年,前蘇聯卡皮查發明高效率(80%以上)徑流向心反動式透平膨脹機,開始研究全低壓空分設備,卡皮查低壓循環成為大型全低壓空分設備發展的基礎。1940年,林德公司提出采用兩種空氣壓力( 低壓、高壓)、帶透平膨脹機和海蘭特液化循環、膨脹空氣進上塔的空分設備,也就是以前我們常說的高低壓流程制氧機。1950年,各國開始發展大型全低壓空分設備,40年代末美國發明切換式換熱器并用于空分設備上。1956年,美國聯碳公司林德分公司在高壓空分設備上采用分子篩純化器凈化空氣。1972年,美國聯碳公司開始采用沸騰側管子表面為多孔涂層、冷凝側管子周圍刻槽或波紋、傳熱系數比光管大10倍以上的新型空分主冷凝器結構,后用于兩臺2000t/d空分設備的主冷凝器上,這就是我國后來亦開發應用的多孔管冷凝器。1976年,日本神鋼在30000m3/h制氧機上采用計算機進行控制,這是世界上第一套用電子計算機全自動 控制的空分設備,其電腦系統經歷5年開拓才一鳴驚人,當即全面推廣,世界采用。20世紀7 0年代,蘇爾壽公司規整填料成功應用于空分精餾塔,取代傳統的篩板塔。爾后,法液空亦開發出擁有自己專利技術的規整填料,使法液空空分塔具有了自己的特色。新型規整填料,壓降小,分離效率高,節能(理論上可節能約8%,實際運行約4%~5%),可減小塔徑,液體滯流量少,操作彈性大,適應性強,產品提取率高。蘇爾壽70年代專利規整填料問世,隨后國 外專家就預言:“十年后采用規整填料將 成為蒸餾操作唯一可取的途徑”,事實就正是如此?,F國內外大型空分設備已都用規整填料 取代傳統的篩孔塔板,也因其所具有的獨特優點,加氫除氧制氬也被規整填料全精餾無氫制 氬所取代。
                      1980年,林德公司召開第四屆空分設備學術會議,會上示出同時使用蓄冷器和分子篩吸附器的3500t/d(約10萬m3/h)空分流程,說制造不成問題。其后,國外開發出分子篩凈化帶增壓透平膨脹機的空分流程。流程上創新,部機與設備上也創新?!叭龣C一泵”(空壓機、膨脹機、氧壓機、低溫泵)高效化,塔器高效化。美國APCI變壓解吸技術(無熱再生)作為專利 技術應用于空分設備的分子篩凈化系統中,由于不需加熱,可節能2%~3%。德國林德公司的水冷塔蒸發降溫技術,成功應用于空分設備的空冷系統,使水在水冷卻塔中的溫降可達15℃ ,省去了冷水機組,可節能1%~2%。動的部機、靜的設備的各種改進,實質都是為了節能降耗、安全可靠、長周期運行,使空分設備一代比一代進步,促成了現代空分的先進性!創新,也就成為空分設備發展的動力!
                      3.3 科技與實力——競爭的條件
                      法液空、APCI、林德現“三足鼎立”競爭發展,靠的就是先進科技與強大實力!法液空與APCI曾擬以112億美元(AP59億、AL53億)聯合收購BOC,但未被美國批準(反壟斷)。APCI從中損失6.9億美元,但似乎未損毫毛,反進入了全球500強。因為APCI收購BOC失敗后,采取了降低在全球各地公司的成本,減少管理費用,合理化歐洲三家工廠,增加工業利潤,……結果 2000年三季度氣體利潤增加了21%。而在科技方面,APCI就致力開發最新技術應用于大型空分設備,如提供寶鋼的72000m3/h空分設備,其中12000m3/h是APCI自己投資追加的,它集中了填料塔、全精餾制氧、液氧內升壓、主冷膜式蒸發器、分子篩PSA前端凈化、負荷跟蹤調節等六大世界上最新技術成果,除膜式主冷之外,都顯示出了先進科技的效果。
                      由于國外大氣體公司經濟實力濃厚,就具備以大型空分設備向外投資的條件,開展租賃經 營。法液空這方面做得較多,裝在BASF公司的第一套3200t/d空分設備,就是法液空歐洲氣體部投資興建的。法液空開發不用膨脹機、灌液啟動的空分設備,在一次網會上宣告,筆者會下問老外,說是法液空的“秘密武器”,具體不能相告。這是近十年前的事,今天也并不稀奇了。法液空在收購BOC業務中,不但沒有虧損,相反地由于有利外匯價而有盈利。
                      普萊克斯近年亦不斷向外投資擴張,也顯示實力,1988年進入中國市場至今投資已超過1.2 億美元,廣東韶關鋼鐵公司的23500m3/h空分設備,2001年5月投產,總投資2960萬美元,普萊克斯投資50%。普萊克斯提供我國的大型變壓吸附制氧設備,大都是以租賃方式投資的 。
                      3.4 自強、重整,在困境中持續發展
                      任何事物發展都不是一帆風順的,世界各大氣體公司也一樣,都受到政治風暴與經濟危機的沖擊。近年,BOC與MG就經受了被收購與轉股的沖擊,但他們自強不息,事后重整旗鼓,繼 續向前了。知恥而后勇,BOC在被法液空、APCI收購失效后,BOC決策層正視自己的不足,吸取教訓,鞭策自己,發奮圖強,對公司業務進行了重組,調整組織機構,改變經營方式…… 在全球經濟不景氣的景況下依然取得年銷售收入61億美元的好成績。
                      BOC近年來在中國經營仍然活躍。2002年6月28日,南京揚子石化比歐西氣體有限責任公司(BYC)成立暨揭牌儀式在北京舉行。這是英國BOC集團公司與南京揚子石化有限公司各出資50% 成立的公司,總投資7.73億元人民幣,是BOC迄今為止在華最大的投資項目。新公司將新建一套38500m3/h空分設備,并收購揚子石化現有的三套空分設備,即杭氧的“10000”兩套 ,普萊克斯的“20000”一套。要新建的“38500”,BOC自己不制造,在招標中被林德中標 ,BOC自己只作資本投資。BOC的近年之路,對我們的企業在處于置之死地而后生,要繼續生存發展來說,是很有啟迪的。
                      再就是梅塞爾(MG),原屬赫司特集團,前紛傳大股東要把MG賣掉,在67%股權轉賣后,MG以自己33%股份重整開拓,繼續在中國開展業務。
                      3.5 更新換代,與時俱進
                      國外大氣體公司注重對自己產品的更新換代,為用戶節能降耗,增加效益。法液空向南非SASOL公司從1977年就開始提供大型空分設備,有14套,早前的已經老化了,所以2002年3月又簽供全新的3550t/d空分設備。法液空與南非SASOL 30多年的單一老用戶關系,一供就是連續15個大套空分設備,值得我們行業思考。法液空第一套3200t/d空分設備,就是取代原先那套產量不足、效率不高的老制氧機的,在比利時馬斯夫公司舊空分騰出的場地上新建,與原有基礎相連,并用新的水冷塔取代原先的廢舊、龐大、噪聲極大的舊塔,這樣在最狹小的現場建成了迄今世界投運的最大空分設備,已于1998年4月投產,成為法液空的舉世創舉!
                      從這些事例,可以給我們啟發,從能耗與安全考慮,老的空分設備到時應予淘汰或更新改造。我國鋼鐵、石化企業近年新一輪大型空分設備相繼陸續上馬,是做得對的。
                      3.6 開拓應用,擴展市場,擴大空分設備用戶
                      有應用,才有空分設備的市場??梢哉f,國外氣體公司,就是在為用戶服務中發展壯大起來的,它們即選設備,又供氣體,也就是俗話所說的“市場定位”,形成了“不光賣奶牛還要賣牛奶”。為此,各家公司都全力注重開拓應用。APCI建有“低溫應用研究中心”。普萊克斯公司亦非常重視新技術、新用途的研究開發與應用,擁有七個研究開發中心:①氣體分離工程研究中心;②工業氣體應用研究中心;③特種氣體研究中心;④氣體貯運研究中心;⑤ 燃燒學研究中心;⑥金屬熱處理及焊接研究中心;⑦食品工業氣體應用中心。各個公司為各 個用戶滿足應用的例子很多,如林德公司開發過60%O2的高爐專用大型制氧機(70000m 3/h)、污水處理專用制氧機。國外氣體公司在開拓應用服務中發展自己,是值得我們行業借鑒的。
                      3.7 安全——空分第一要旨
                      1997年對法液空來說,似乎為黑色之年:1997年5月16日撫順乙烯化工有限公司由法液空提供的6000m3/h空分塔發生惡性爆炸,造成4人死亡,4人重傷:1997年12月25日馬來西亞賓突魯殼牌石油公司由法液空提供的2500t/d空分設備發生惡性爆炸。兩套空分設備爆炸有一個共同原因:環境惡化,原料空氣碳氫化合物急增,并發現有氧化亞氮(N2O)。事后,法液空邀請APCI等公司專家作了專題調查,寫出了爆炸原因調查分析報告(詳見《深冷技術》1998年第6期),提出“正在設計的空分設備全部采用浴式主冷”,暫停采用膜式主冷。
                      林德公司為吸取教訓,專門向空分設備業主和操作者發出了“安全忠告”(詳見《深冷技術 》1998年第5期)。1999年9月13日,林德公司在上海寶鋼召開了“寶鋼林德60000m3/h空分安全技術交流座談會”,這個會實際就是對馬來西亞空分設備爆炸事故的“引以為戒、采取措施”的會。其要點是:對于膜式主冷,采取的措施是:液氧泵后的液氧管路上設置100微米篩網過濾器;防止出現干區;再循環泵使液氣比(L/V)達到2.5~3.0,使翅片上的液膜變厚;帶熱虹吸循環。對于氧化亞氮。林德公司認為N2O是空分設備發生事故的主要原因 ,因為它使碳氫化合物累積。所采取的措施是:加液氧吸附器(如馬鋼法液空的35000m3/h 空分設備,1998年杭氧液空有限公司已給加上液氧吸附器);加液空吸附器:保持有足夠的液體循環量:加N2O吸附器。
                      普萊克斯公司在30000m3/h以下空分設備上不用膜式主冷。對韶鋼的23500m3/h空分設備 ,普萊克斯要求韶鋼主冷全浸操作。
                      2001年7月2日美國化學協會公布,在美國大型化工企業中,APCI 2000年連續兩年被評為操作運行最安全企業,獲得全美大型化工企業安全第一名。APCI對寶鋼72000m3/h空分設備已 進行了完全防爆與完善化改造。
                      安全運行是空分設備的第一要旨,馬來西亞一聲爆炸,引起全球關注,各大氣體公司在新的設計中高度重視,采取措施,先天防爆。這也是值得我們借鑒的。
                      4 結語
                      從1903年林德公司第一臺10m3/h制氧機問世,到2002年3月法液空拿到南非SASOL公司3550t/d(103660m3/h)訂單,已99年了,到明年就是制氧機百年華誕了。林德、BOC、法液空三家元老,創建均已100多年了。一個世紀的發展歷程,已譜寫出一代又一代的空分設備篇章。世界國民經濟的發展,促進了空分設備的發展,相輔相成,互相促進,互動發展,空分設備(制氧機)為世界經濟的發展也作出了歷史貢獻!
                      當今,世界經濟隨科技進步而飛速發展,各行各業出現好多“大”:大鋼鐵、大化肥、大石 化、大化纖、大乙烯、大芳烴、大煉油、大發電(IGCC)、大電子、大注氮采油、大煤氣化、
                      大煤化工等等,它們都需要超大型空分設備為之服務。從趨勢看,化工型空分設備的需求可能要超過冶金型空分設備的需求。因此,空分設備的未來前景還將是好的。1998年杭州第二屆國際低溫與制冷會議上,BOC專家特約作了報告,指出“3000~4000t/d氧這樣的大型空分裝置,毫無疑問只能使用低溫裝置”。這樣,超大型空分設備還只能是深冷法繼續獨霸天下。
                      當前世界空分設備公司,法液空、APCI、林德“三足鼎立”,競爭發展;BOC、普萊克斯 、梅塞爾也在努力拼上,可謂后“三足鼎立”。我國空分設備行業,近幾年從低谷攀升,形勢好轉,也形成了杭氧、開空、川空“三足鼎立”的局面(不計合資公司)。世界空分流程基本定型,我國與國外的差距正在縮小,目前國產最大的20000m3/h空分設備(核氧提供濟鋼)已于2002年3月23日投產;國產化的30000m3/h空分設備正在寶鋼安裝;國產化的40000m3/h空分設備(提供德州華魯恒生化工股份有限公司)已進入招標。我們行業應借鑒國外經驗,努力創新開拓,追趕世界空分先進水平,進一步為我國的國民經濟發展作出貢獻!
                      本文是被“問”出來的,既有所問,就立題收集,趁此機會作匯總整理,側重各公司的實例與數據,參考文獻較多,提供信息的老朋友也不少,篇幅關系,不一一列出了,謹致以深深的謝意!如有錯誤,敬請斧正,并請批評指導。2003年是制氧機誕生100周年,筆者謹以此文獻給制氧機的百年華誕,這也是筆者寫文的第二個意思,盡一個行業情報工作者的心愿,寫得不好,還要請行業老前輩、老朋友們斧教指正。

                       
                       
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