大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現狀

第3期(總第160期)煤化工No. 3(Total No 160)012年6月Coal Chemical IndustryJun.2012大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現狀張建府(中國華能綠色煤電有限公司,北京100086)摘要介紹了國內大型煤化工項目空分設備的發(fā)展現狀,結合大唐多倫煤化工項目空分裝置的實(shí)際應用情況和天津榮成鋼廠(chǎng)空分裝置設計情況,分析了國內大型空分設備的設計能力,概述了國內大型空分裝置靜設備和動(dòng)設備的制造能力,并分析了空分系統壓縮機組的應用情況,在此基礎上給出了煤化工項目選用大型空分設備的建議關(guān)鍵詞煤化工,空分技術(shù),發(fā)展現狀,設計能力,制造能力文章編號:10559(202008中圖分類(lèi)號:157.7文獻標識碼A近年來(lái),由于石油價(jià)格的不斷攀升,國內煤化工外空分廠(chǎng)商在國內市場(chǎng)上展開(kāi)了激烈的競爭,占據了行業(yè)逐漸興起,各地新上了不少煤化工項目。其中,煤相當的市場(chǎng)份額。但是必須看到,我國自主研發(fā)能力制天然氣項目占據了很大一部分,僅新疆地區“十二還比較薄弱。從應用的各項技術(shù)來(lái)看,重大技術(shù)的應五”規劃就包括十多個(gè)大型煤制天然氣項月,已開(kāi)工用和突破大部分是由國外公司完成的,一些關(guān)鍵設備的項目包括慶華伊犁項目、山東新汶伊犁項目、中電主要還是依賴(lài)進(jìn)口,缺乏70000m/h等級以上大型投伊犁項目,其他地區已開(kāi)工項目還有大唐克旗、遼空分設備成套供貨經(jīng)驗。寧阜新等。大型煤化工項目對其重要的設備一一空分11杭州杭氫股份有限公司裝置,無(wú)論是在工藝流程的選擇,還是系統性能方面杭州杭氧股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)杭氧)是目前國內都提出了很高的要求。同時(shí),隨著(zhù)煤化工大型化發(fā)展,最大的空分設備開(kāi)發(fā)、設計、制造、成套企業(yè)。杭氧至對單套空分設備的容量也提出了新的要求,單套設備今已設計制造了30000m/h等級以上空分裝置90的規模越來(lái)越大。通常一個(gè)40億m/a煤制天然氣項多套,其中,中石化兩套48000m/h、山東華魯恒升1目,每小時(shí)需空分裝置提供30萬(wàn)m80萬(wàn)m的氧氣套48000m3/h、盈德貴州天?；?套52000mh量(魯奇爐約30萬(wàn)m,GSP爐約70萬(wàn)m,水煤漿爐約寶鋼1套60000m/h、大唐多倫3套58000m/h、神80萬(wàn)m3),即需要配置4套-9套的80000m/h等級華包頭4套60000m/h等大型空分設備均已成功投的大型空分設備。因此,本文將介紹國內空分技術(shù)的入運行租。此外,2010年12月,杭氧與伊朗卡維公司發(fā)展現狀,并分析國內大型空分設備的設計、制造能簽訂了1套120000m/h空分設備合同,目前在項目力,在此基礎上給出煤化工選用大型空分設備的建議。執行階段。12開(kāi)封空分集團1國內空分技術(shù)現狀開(kāi)封空分集團有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)空集團)于1958年成立,2007年7月11日由河南煤業(yè)化工集團有限近幾年,國內空分廠(chǎng)商在大型煤化工空分設備的公司全資控股開(kāi)空集團設計制造30000m3h等級以設計、制造和成套上已經(jīng)取得了一定的成績(jì)特別是上空分裝置40多套,如山東德州華魯恒升40000成套能力進(jìn)步明顯。國內空分廠(chǎng)商杭州杭氧股份有限m/h、滕州鳳凰40000m/h、神華寧煤45000m/h、華公司、開(kāi)封空分集團、四川空分設備有限公司等與國能天津綠色煤電4600m/h、河南龍宇煤化工53000收稿日期:2012-01-1作者簡(jiǎn)介:張建府(1984—),男,福建漳州,工程師,碩士,2007年本科畢業(yè)于清華大學(xué)熱能與動(dòng)力工程系,現從事綠色煤電等未來(lái)煤基發(fā)電系統相關(guān)技術(shù)、煤炭清潔利用項目的研究與開(kāi)發(fā),E-mail:jf.zhangegreengen.com.cn。2012年6月張建府:大型煤化工空分技術(shù)與設備發(fā)展現狀m/h等大型空分設備均已成功投運。2008年,開(kāi)空集同一等級,已得到實(shí)際運行驗證。團與香港建滔集團就其內蒙古項目簽約兩套6000024空氣分離系統m/h空分裝置,與天津榮成鋼廠(chǎng)簽約1套8000m/h開(kāi)空集團已在天津榮成鋼廠(chǎng)80000m/h空分裝空分裝置,上述項目開(kāi)空集團均已完成設計,后因項置上完成了該等級空分裝置的空氣分離系統設計;而目擱淺未開(kāi)工建設。目前正在設計最大規?？辗盅b置杭氧在大唐多倫58000m/h空分裝置上主冷直徑為內蒙伊澤1套60000m/h空分裝置。4.2m,長(cháng)度11.5m,達到80000m/h空分裝置規模13四川空分設備有限公司其在液位高度和內部結構上也與80000m}/h一致,四川空分設備有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)川空集團)是運行穩定,已得到實(shí)際運行驗證。由四川空氣分離設備廠(chǎng)在1996年獨立改組設立的股80000m/h等級的空分裝置上塔和下塔均可采份有限責任公司。1990年與法國液化空氣公司合作,用填料塔,填料可選用蘇爾壽的新型高效規整填料。1996年又與美國 Praxair公司簽署了技術(shù)轉讓合同。對于該等級的精餾塔填料,蘇爾壽已具有運行業(yè)績(jì),川空集團迄今為止已設計制造30000m3/h等級以上性能可靠。80000m3/h等級的空分裝置上塔和下塔總空分裝置20多套,如陜西渭河40000m3/h、河北新奧高度超過(guò)70m,為保證下塔塔底富氧液空能夠送入上45000m3/h等大型空分設備均已成功投運。目前正在塔回流,需要考慮空壓機排氣壓力與設備高度的關(guān)設計最大規?？辗盅b置為新疆慶華兩套50000m3/h系。通常采用將上塔放置地面,上下塔平行布置的方空分裝置。式。此方法需額外增加兩臺循環(huán)液氧泵,但可降低空壓機排氣壓力,節能顯著(zhù),并可很好地解決冷箱內管2國內空分設備設計能力道應力過(guò)大的工程技術(shù)問(wèn)題,杭氧配套大唐多倫58000m/h空分裝置及開(kāi)空配套華魯恒升40000m3/h目前,對于大型煤化工項目而言,空分裝置無(wú)論空分裝置上下塔的布置即采用此種方式,運行穩定。選用國外技術(shù)或國內技術(shù),工藝流程基本上都是采用板式換熱器通常采用多組并聯(lián)的方式,80000兩級精餾、增壓膨脹制冷,氧氣產(chǎn)品采用內壓縮流程。m/h等級的板式換熱器和60000m/h以下等級的板2,1工藝流程計算式換熱器差別體現在板式換熱器數量和配管上。杭氧回內空分廠(chǎng)商均使用國際通用的流程模擬軟件,采用 AFT Arrow分析技術(shù)在60000m/h等級的空分采用經(jīng)過(guò)實(shí)際驗證的物性數據庫對空分工藝流程進(jìn)裝置上很好地解決了偏流問(wèn)題,這一技術(shù)也將保證更行模擬計算。無(wú)論是80000m}/h等級的空分裝置,還大規模的空分裝置在板式換熱器配管上的先進(jìn)性。是更大規模的100000m/h-120000m/h空分裝置國內空分廠(chǎng)商已成功掌握了60000m/h等級的所需的氧氣、氮氣壓力未超出現有空分裝置所供氧、大型空分設備的設計技術(shù)和關(guān)鍵設備制造技術(shù)及工氮壓力,因此氧氣氮氣物性數據不變,其工藝流程計藝,在已有運行業(yè)績(jì)的基礎上不斷完善,為設計、制造算與已有多套業(yè)績(jì)的35000m/h-60000m/h空分裝80000m/h等級的大型空分設備提供了有效保障。置相同,已得到實(shí)際運行驗證。22預冷系統3國內空分設備制造能力開(kāi)空集團已在天津榮成鋼廠(chǎng)80000m/h空分裝置上完成了該等級空分裝置的預冷系統設計;而杭氧空分裝置設備包括靜設備和動(dòng)設備。通常動(dòng)設備在大唐多倫58000m/h的空分裝置,其設計預冷系是由空分供貨商外購,而靜設備中除高壓板式換熱器統最大處理空氣量415150m3/h,與80000m/h空分通常采用進(jìn)口 Chart或 Norton產(chǎn)品,其他冷箱內外裝置預冷系統的常規的空氣處理量同一等級,已得到的關(guān)鍵靜設備均由空分廠(chǎng)自行設計制造。因此,靜設實(shí)際運行驗證。備的制造能力也決定了空分供貨商所能提供的空分23分子篩吸附凈化系統裝置規模開(kāi)空集團已在天津榮成鋼廠(chǎng)80000m/h空分裝國內空分靜設備制造能力以杭氧和開(kāi)空集團為置上完成了該等級空分裝置的分子篩吸附凈化系統代表,兩公司均建成了研發(fā)中心及加工能力很強的新設計;而杭氧配套大唐多倫58000m/h空分裝置分廠(chǎng)區,已具備了年產(chǎn)大中型空分設備能力,其中單套子篩系統直徑為48m,長(cháng)24.4m,與80000m/h空空分設備的制氧容量達80000m/h-100000m/h。分裝置分子篩系統的常規空氣處理量及設備尺寸為組裝能力、下料能力、成型設備加工能力也已具備。煤化工2012年第3期空分裝置的動(dòng)設備包括空壓機組(空壓機、增壓m/h空分裝置上應用。國內由沈鼓制造并已工業(yè)應用機及汽輪機)、水泵、冷箱內的低溫液體泵(液氧泵、液的最大空壓機組為中原大化煤制甲醇項目52000氮泵)及增壓透平膨脹機。其中水泵通常為國內牛產(chǎn),m/h等級的空分裝置(2005年出廠(chǎng))。目前,陜鼓也開(kāi)低溫液體泵及較大型空分裝置的增壓透平膨脹機采發(fā)出EI2140全離心壓縮機,河南龍宇醋酸乙二醇項用進(jìn)口設備,空壓機組則視空分規模而定。80000日55000m/h空分裝置采用此機型,預計2012年投m/h等級的空分裝置的空壓機進(jìn)口氣量約420000人運行。陜鼓制造并已工業(yè)應用的最大空壓機組為江m/h,德國曼透(MN-TRB0)公司開(kāi)發(fā)的RKT140-4系蘇靈谷50000m/h等級空分裝置(2007年出廠(chǎng))。列全離心壓縮機已有多套運行業(yè)績(jì)如大唐多倫煤制烯烴項目和神華包頭煤制烯烴項目);該公司已開(kāi)發(fā)4國內空分裝置所用壓縮機概況出更高等級的RIKT160-4全離心壓縮機,最大實(shí)際入口流量620000m}/h,林德長(cháng)武90000m}/h空分裝表1給出了目前國內主要空分裝置所采用的壓置、兗礦新疆80000m3/h空分裝置和內蒙匯能集團縮機概況。從表1可知,當空分裝置規模超過(guò)6000090000m3/h空分裝置均采用此機型,其中兗礦90000m/h等級,壓縮機組基本上都選用進(jìn)口設備。對于規m/h空分裝置用空壓機已于2010年8月試車(chē)完成,模不大于70000m}/h的空分裝置,主空壓機曼透公預計2012年可投入運行。德國西門(mén)子公司的軸流+司一般選用RIKT140-4;對于規模達到80000m/h的離心型空壓機最大實(shí)際入口流量高達720000m/h,空分裝置,主空壓機曼透公司推薦RIKI160-4。已在南非120000m/h空分裝置和神華寧煤90000RKT160-4的開(kāi)發(fā)和工廠(chǎng)機械試車(chē)已經(jīng)結束。表1國內空分裝置所用壓縮機概況特大型(10000m/h-大型(80000m/h~中大型(60000m/h-中型(35000m/h-120000m3/h)100000m3/h)60000m/h)壓縮機型式主空壓機軸流+離心式軸流+離心式或全離心式全離心式全離心式增壓機離心式離心式離心式制造廠(chǎng)商曼透、西門(mén)子曼透、西門(mén)子曼透、西門(mén)子陜鼓、沈鼓或進(jìn)口均可從綜合效率上看,國產(chǎn)主空壓機的效率比進(jìn)口的約低1%,國產(chǎn)增壓機(單軸)的效率比進(jìn)口的(多軸)參考文獻:約低10%,國產(chǎn)壓縮機能耗較大;從增壓機性能上看,國產(chǎn)的壓縮機出現過(guò)實(shí)際流量、壓力達不到設計值的1]呂挺鋒.大型化工型內壓縮流程空分設備新工藝的研制與發(fā)展[J.深冷技術(shù),2007(4):1-4.情況,中抽后的葉輪氣動(dòng)設計還有待優(yōu)化。[2]趙小瑩.大型空分設備在煤化T中的應用[J].通用5結論機械,208(4):21-25.3]趙小瑩.空分設備在煤化工中的應用[J].低溫與特空分裝置從60000m3/h到80000m3/h等級規模氣,2006,24(3):6-10.放大效應較小規模放大風(fēng)險相對小于主工藝(如煤4周智勇,盧杰何暉,等杭氧大型煤化工型空氣化、甲烷化等)規模放大風(fēng)險。國內空分供貨商已有分設備應用實(shí)踐[J].深冷技術(shù),2010(6):23-28多套60000m/h等級空分裝置的運行業(yè)績(jì),并從中積「5]周智勇,韓一松.現代煤化工大型空分設備發(fā)展現狀累了相當的大型空分裝置設計制造經(jīng)驗。從大型空分[J].深冷技術(shù),2009(3):47-51.[6]毛紹融,朱朔元,周智勇,等.大型空分設備技術(shù)現設備配套情況看,國內供貨商具備了成套設計制造80000m/h等級空分裝置的能力,除高壓板式換熱器狀及進(jìn)展[J.深冷技術(shù),2009(S1):26-31[7]毛紹融,周智勇,盧杰,等.80000m/h等級以上之外的關(guān)鍵靜設備,均可由國內空分供貨商設計制造特大型煤化工空分設備國產(chǎn)化可行性研究[J].深冷單體靜設備已部分得到一定程度上的實(shí)踐驗證;而對技術(shù),2010(6):1-5些關(guān)鍵動(dòng)設備,如大流量空壓機組大流量高壓低[8]方明多倫煤化工3套5800mh空分設備流程溫液體泵以及關(guān)鍵閥門(mén)等,建議采用已經(jīng)驗證的進(jìn)口和試車(chē)分析[.深冷技術(shù),2010(2):1-5.成熟的產(chǎn)品,以提高裝置的可靠性,降低運行成本。(下轉第15頁(yè))2012年6月張洪濤:搗固焦爐裝煤外逸煙氣回收新技術(shù)該工藝在保留了U型管雙抽吸工藝原有優(yōu)點(diǎn)的妒上釆用,已經(jīng)顯現出很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益基礎上,又進(jìn)行了改進(jìn),具有的特點(diǎn)是焦爐冒煙問(wèn)題得到解決。根據新焦爐投產(chǎn)以來(lái)的生產(chǎn)(1)取消了爐頂消煙除塵車(chē),節約投資,具有節電情況,初步估算噸焦綜合經(jīng)濟效益11元-12元。和運行費用低的優(yōu)點(diǎn)(2)單集氣管改為雙集氣管,煤氣從炭化室兩側5結論析出,炭化室內氣流阻力減小,降低了集氣管兩端的壓力差,有利于維持全爐炭化室壓力均勻,更宜實(shí)現山東焦化集團提出的搗固焦爐雙集氣管雙抽吸自動(dòng)控制,且冒煙冒火減少?；厥昭b煤外逸煤氣新工藝,突破了原有除塵技術(shù)的瓶(3)粗煤氣在炭化室頂部空間停留時(shí)間短,可減頸,較好解決了該外逸煤氣的回收利用問(wèn)題,實(shí)現了輕粗煤氣裂解,有利于提高化學(xué)產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量。完全回收、不外逸的目標,具有節約投資、運行費用(4)該項技術(shù)在山東焦化公司新建5.5m搗固焦低、運行安全可靠的優(yōu)勢,經(jīng)濟和社會(huì )效益顯著(zhù)。A New Technology for Recovering Fume Escaped During Coal Chargingp-charged Coke Ove(1. Shenhua Group Co, Ltd, Beijing 100012, China;2. Shandong Coking Group Co, Ltd, Zibo Shandong 255000, China)Abstract This paper giveof the present status and the fume reduction technology ofcharged coke ovens during coal charging and it introduces the improved U-tube double suction fume reduction technologyfocusing on its further improved technology--double collecting pipe and double suction technology for the stamp-chargedcoke ovens. The last improved technology completely resolves the problem of fume emittingfrom the stampovens during coal charging, while the fume is recovered as a kind of resource. It achieves a win-win deal both for econo-Key words stamp-charged coke ovens, fume recovery, fumeless coal charging, double collecting pipe and double如s情價(jià)(上接第12頁(yè))levelopment of Aation Technology and Units of Large Coal-chemical Plantsang Jianfu(GreenGen Co., Huaneng Group, Beijing 100086, China)The present development status of air separation units (ASU)of large domestic coal-chemical plants isbriefed, and the domestic design of large ASU is analyzed based on the application of the aSU in the Datang Duolun CoalChemical Plant and the design of ASU for the Tianjin Rongcheng Steel Plant. And then the domestic manufacture of staticequipment and rotating equipment of large ASU is briefed, focusing on the application of the air compressors. Base on it,suggestions are given for the selection of large ASU for coal-chemical plantsKey words air separation unit, coal-chemical project, development status, design capacity, manufacture capacity