分離空氣中的氧氣、氮氣在當前主要有三種常用工藝
                                          責任編輯:icytech    瀏覽:5105次    時間: 2016-12-13 11:21:09      

                                          摘要:分離空氣中的氧氣、氮氣在當前主要有三種常用工藝,并且在實際生產中都得到了廣泛使用。以下將對三種工藝進行介紹。1. 膜分離技術 首先介紹膜分離的原理:當兩種或兩種以上的氣體混合物通過高分子膜時,由于各種氣體在膜中溶解度和擴散系數的差異, 導致不同氣體在膜..

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                                          分離空氣中的氧氣、氮氣在當前主要有三種常用工藝,并且在實際生產中都得到了廣泛使用。以下將對三種工藝進行介紹。

                                          1.  膜分離技術
                                          首先介紹膜分離的原理:當兩種或兩種以上的氣體混合物通過高分子膜時,由于各種氣體在膜中溶解度和擴散系數的差異, 導致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。 根據這一特性,可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣” 。當混合氣體在驅動力--膜兩側壓力差作用下,滲透速率相對快的氣體過膜后,在膜的滲透側被富集,而滲透速率相對較慢的氣體膜的滯留側被富集,從而達到混合氣體分離之目的。
                                          采用膜分離技術制成的膜分離制氮機是利用空氣中的O2和N2通過特制的中空纖維膜時滲透率不同的原理制成。空氣中的氧氣、水等其它雜質,由于滲透速度快被很快作為廢氣排出,而 N2 由于滲透性差,被富集至膜的另一端,作為成品氣供用戶使用。膜分離制氧機選用的膜正好與膜分離制氮機的膜特性相反,留下的是氧氣,氮氣、水等其它氣體雜質等被作為廢氣排出。
                                          在我軍中,就裝備有大量采用膜分離技術制成的制氧車和制氮車。據有關資料顯示,杭氧于 1952 年就開始研制我國軍用空分設備,至今已研制、開發軍用空分成套設備 10 余個品種,包括空軍、海軍用的移動式制氧制氮車,機載制氧制氮設備,衛星發射配套使用的液氧液氮設備等。

                                          2.  變壓吸附技術(PSA)
                                          變壓吸附技術利用吸附劑對氣體的選擇性吸附的特性進行工作。 通常分變壓吸氮設備和變壓吸氧設備,兩者采用的吸附劑不同。
                                          變壓吸附氮氣設備是采用碳分子篩為吸附劑,利用變壓吸附的原理來獲取氮氣的設備。利用空氣氧、氮在碳分子篩表面的吸附量的差異,即碳分子篩對 O2 的擴散吸附遠大于 N2,通過可編程序控制器  控制程控閥的啟閉,加壓吸附、減壓脫附的過程,完成 O2、N2 的分離,得到所需純度的 N2。
                                          而變壓吸附制氧設備是以沸石分子篩吸附劑為核心, 根據吸附劑在較高壓力下選擇吸附氮氣,未被吸附的氧氣在吸附塔頂部聚集,作為產品氣輸出。當處于吸附的吸附塔臨近吸附飽和之前,原料空氣停止進氣,轉而向另一只完成再生的吸附塔均壓,隨后泄壓再生。被均壓的吸附塔引入原料空氣開始吸附。兩只吸附塔如此交替重復,完成氧氣生產的工藝過程。
                                           工業用變壓吸附制氧可采用超大氣壓吸附常壓解析流程、大氣壓吸附真空解析流程、穿透大氣壓吸附真空解析流程。

                                          3.  深度冷凍技術
                                          深度冷凍技術是當前使用最為廣泛的空氣分離技術, 也是各國在空氣分離技術競爭上的焦點。深冷技術利用在相同壓力下,氧、氮氣體沸點不同的原理而實現氣體的分離。采用深冷技術開發的空分裝置,較之其他工藝的分離裝置,容易實現大產量、高純度的要求,這樣可以滿足現代大規模工業生產的要求,因此在空分行業討論最多、應用最廣泛的是采用深冷技術的空分裝置。本文介紹也主要基于這種裝置展開。

                                          4.  設備介紹
                                          目前,世界各國廣泛采用深度冷凍的工藝方式生產高純度的氧氣和氮氣,它以生產成本低、 產品純度高 (氧純度可以達到 99. 65%O2、 氮氣純度達到≤5×10-4%O2, 氬純度達到≤2×10-4%O2,≤3×10-4%N2) 、實現容易等特點而得到迅速推廣。其基本工藝流程是:空氣從空氣吸入塔進入工藝系統,經過過濾和空氣壓縮機加壓后,進入空氣預冷塔,用冷卻水對空氣進行冷卻,經冷卻后的空氣送入純化系統(MS 系統) ,空氣經過純化系統吸附凈化后,可去除空氣中的水分、CO2 和碳氫化合物等雜質。經凈化的空氣在膨脹機中進行膨脹,溫度急劇下降。
                                          在分餾塔系統中,經前面工段加壓、凈化、膨脹的空氣將實現分離,最終得到氧氣和氮氣。
                                          在現階段,氬氣等稀有氣體也是空分裝置生產的一種重要產品,很多大型空分裝置都設置有氬塔提取氬,一般主要由粗氬塔和精氬塔完成提氬。

                                          國內幾家大的空分制造企業總的工藝流程相同,但部分設備使用還是各有特色。下圖所示為國內一空分企業空分工藝流程總圖:

                                          對于空分裝置,其中包括一些關鍵的設備,分別介紹如下:

                                          空氣透平壓縮機組

                                          透平空氣壓縮機組主要用來壓縮空氣,將空氣加壓到 0.5~0.62MPa 之間(依據空分容量不同,范圍會不一樣,一般由空分制造廠家提指標) ,這也是整個系統的動力來源。控制上通常采用空壓機出口壓力自動調節控制進口導葉,實行恒壓控制。空壓機通常選擇國產(如沈陽鼓風機廠)或采用進口(如 Atolas)的空氣壓縮機。實際應用中通常設置單獨工段,采用獨立控制系統完成空壓機的控制。

                                          空冷系統

                                          目前多采用無冷凍機流程,利用返流污氮具有吸濕性的特點,實現外界水與污氮之間的熱質交換,以降低外界水的水溫,從而降低了整個系統的電耗。水冷卻塔及空氣冷卻塔的上段一般采用填料,從而實現了熱質傳遞效率高、空氣處理量及操作彈性大的目的。空氣冷卻塔在進塔水量相當小的情況下,出塔空氣的溫度與上段進塔冷卻水的溫差為≤1°C,這也是檢驗整體設計是否達到要求指標之一。水冷塔在工作條件下會產生較大的負溫差,說明空冷塔、水冷塔具有較高的效率。
                                          對于一些小型空分裝置,也有采用冷凍機組來降低空氣溫度的,冷凍機組的工作原理類似于空調,都是通過消耗電能達到降低空氣溫度的目的。在一些大型裝置中,也有設置冷凍機組的,其主要目的是在開車過程中降低空氣溫度,以減少開車階段的時間。

                                          分子篩系統

                                          通常也稱純化系統,其主要目的是將空氣含有的水蒸氣、CO2、乙炔和其他碳氫化合物,以及含有灰塵的其他固體雜質吸附出來,保證后序工段生產的正常進行。一般是二只交替工作的分子篩吸附器,內裝少量活性氧化鋁作底層,因為活性氧化鋁有良好的吸水性,上面每只鋪分子篩,分子篩的使用周期為 4 小時。加熱再生污氮的電加熱器(也有采用蒸汽加熱器的)為直立式圓筒式結構,直管式電熱元件在圓筒內均勻分布,為便于啟動,電熱元件分二組,一級為固定功率,另一組為可調節式。

                                          分餾塔系統

                                          分餾塔系統都安裝在冷箱內,分餾塔(也稱主塔)分為上塔和下塔,一般空分設備的上塔為填料塔,這樣能提高塔精餾的性能,運行也更加可靠。而氬系統采用全精餾制氬。
                                          冷箱中的過程由于在低溫下運行,因此要限制法蘭使用,因為法蘭結構很有可能成為泄漏點。對于冷箱內的大多數接點,如管道、低溫鋁制閥門,應采用高強度的焊接結構,使得冷箱內的法蘭數量減少到最低限度,以防止泄漏。冷箱內的塔體及主要管道,都采用高強度鋁合金材料,以增加強度、減少管道的扭變破壞。冷箱內的三架(管架、閥架、容器支架)均采用不銹鋼,減少跑冷損失,增加強度。
                                          板翅式換熱器是能量交換的場所,目前換熱器多采用大型真空釬接爐進行釬接,釬焊質量會更有保證,目前空分廠家大多從國外引進了相關生產設備,通過釬接生產的換熱器在當前也是很多空分廠家對外的一個賣點。

                                          膨脹機系統

                                          膨脹機組是空分設備中很重要的機組, 膨脹機利用氣體絕熱膨脹時氣體溫度下降的原理為整個系統提供冷量而進行工作,因此它的好壞直接影響到成套空分設備的性能。目前,膨脹機的設計水平有了很大的提高, 很多空分制造廠家會在設計階段大量采用國外專用設計軟件,能大大提高設計和制造的精確性,為膨脹機的高效運轉提供堅實的基礎。

                                          5.  行業進展
                                          5.1 內壓縮工藝
                                          目前的空分裝置中, 普遍采用了外壓縮流程, 但內壓縮流程工藝, 作為一種較新的工藝,已經在現場逐步開始使用。下面對外壓縮流程和內壓縮流程作一介紹。
                                          下圖為外壓縮流程的空分裝置流程示意圖:

                                          空氣從空氣吸入塔進入,經過過濾、空氣壓縮機加壓,進入空氣預冷塔,用冷卻水進行預冷,經冷卻后的空氣送入分子篩純化系統(MS 系統) ,空氣經過分子篩吸附器凈化后,除去空氣中的水分、CO2 和碳氫化合物。經凈化的空氣分成兩部分,一部分經膨脹機系統、主換熱器后進入空分塔,一部分在與產品氧氮換熱后,進入分餾塔下塔。在分餾塔系統中,經前面工段加壓、凈化、預冷的空氣將實現分離,最終得到氧氣和氮氣。氧氣和氮氣在壓縮機系統壓縮后,供其它工段使用。
                                          下圖為內壓縮流程的空分裝置流程示意圖:


                                          空氣從空氣吸入塔進入,經過過濾、空氣壓縮機加壓,進入空氣預冷塔,用冷卻水進行預冷,經冷卻后的空氣送入分子篩純化系統(MS 系統) ,空氣經過分子篩吸附器凈化后,除去空氣中的水分、CO2 和碳氫化合物。經凈化的空氣分去增壓機,增壓機出來的加壓空氣分成兩部分, 一部分經膨脹機系統、 主換熱器后進入空分塔, 一部分在與產品氧氮換熱后,進入分餾塔下塔。在分餾塔系統中,經前面工段加壓、凈化、預冷的空氣將實現分離,最終得到氧氣和氮氣。液氧經液氧泵后進主換熱器換熱后可直接送氧用戶。氮氣在壓縮機系統壓縮后,供其它工段使用。
                                          對比兩者可以發現,內壓縮流程相對外壓縮流程而言,增加了 1 臺增壓機,增加了 2臺液氧泵,減少了 1 臺氧氣透平壓縮機。相對而言,內壓縮流程使得冷箱壓力升高,這對冷箱設備提出了更高的要求。

                                          5.2 氧含量自控
                                          目前分餾塔系統部分工藝過程自動控制的要求比較低,一般只要求下塔液位的自動控制,以及對于液空節流閥,污液氮節流閥,液氮節流閥的簡單控制。其中氧氣純度的自動調節調節系統在國內少有先例,主要原因是影響氧氣純度的因素很多,且相互關聯,最重要的一點是各個閥門協調動作的幅度很難確定。目前精餾過程的參數相互關聯耦合,很難建立精確、合理的數學模型。因此,氧含量自動控制基本上只是停留在理論研究階段,國內的一些空分裝置上都曾嘗試過一些控制方案,但效果都不是很理想。
                                          下面簡單介紹一下目前主流的氧含量控制的思路,控制結構簡圖如下:

                                          在具體生產過程中,影響氧氣純度的主要有三個因素:液空的氧含量,主冷液位,產品氧氣量。當液空的氧含量的下降時,產品氧純度也要下降,當主冷液位偏高時,氧純度也要下降,主冷液位偏低時,換熱不充分,氧純度也要下降,當產品氧氣量偏大時,在一定的氧制取率下,氧純度也要下降。其簡要的程序控制框圖如下:


                                          其中液空液位采取定值控制,調節液空純度的污氮節流閥,調節膨脹空氣量的調節閥,調節氧氣產品的調節閥的輸出采取基于專家系統的智能模糊控制, 其控制規則如下面的表格所示:

                                          其中 e 代表主冷液面,∆e代表主冷液面的變化量,PB、PM、PS、ZO、NS、NM、NB分別表示正大、正中、正小、零、負小、負中、負大。其中控制規則表可以進行在線修改,其中 PB、PM、PS、PO、NO、NS、NM、NB 動作幅度的大小都可以進行修改,這樣適合對于不同的過程,以及新裝置新工藝的投運都非常方便。

                                          其中 e 代表液空純度,∆e代表液空純度的變化量,在液空純度變好的情形下,不調節液空純度,對于純度的階段劃分根據需要可劃分的更細。 NO、NS、NM、NB 分別表示零、正小、正中、正大。其中控制規則表可以進行在線修改,其中 PB、PM、PS、ZO、NS、NM、NB 動作幅度的大小都可以進行在線修改。

                                          5.3 國外主要廠家進展
                                          以下重點介紹一下世界范圍內的空分設備制造商的情況。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。現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/dO2(2002年 3 月已拿到 3550t/dO2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。現國外大型空分設備,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。

                                          法國液化空氣公司(以下簡稱法液空)
                                          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。現法液空在 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 1993 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。

                                          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 11000、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。

                                          美國空氣制品與化學品公司(以下簡稱 APCI)
                                          創建于 1939年,941 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 30000、33500、35000、48000m3/h 等空分設備。
                                          APCI 提供菲利普石油公司北海埃科菲斯克油田的一套 22 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 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。

                                          美國普萊克斯實用氣體有限公司(以下簡稱普萊克斯或Praxair)
                                          該公司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%。

                                          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。

                                          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。

                                          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。

                                          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 30m
                                          3/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 12.8 億美元。

                                          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30000m
                                          3/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。

                                          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。

                                          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。現在排名已起變化,AGA 被林德收購了,八家已成七家;APCI
                                          排名上升了,林德也移前。

                                          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”。


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