二、 單元設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造技術(shù)不斷提高是大型空分裝置國產(chǎn)化成功的根本

有了精確的計(jì)算與先進(jìn)的流程組織，裝置的整體性能還直接受各單元設(shè)備技術(shù)性能的制約。在單元設(shè)備的研究方面，“八五”、“九五”期間我公司相繼承擔(dān)的國家攻關(guān)項(xiàng)目有：a.大型空分設(shè)備壓力容器的研制；b.大型板翅式換熱器的研制；c.高效精餾塔研究；d.空分設(shè)備用規(guī)整填料塔研究；e.全精餾無氫制氬技術(shù)研究；f.多股流繞管式換熱器等，這些攻關(guān)目標(biāo)均逐一實(shí)現(xiàn)，并且得到實(shí)際應(yīng)用的驗(yàn)證。如：我公司先后進(jìn)行寶鋼“30000”空分裝置，鞍鋼“3萬5”空分裝置，寧夏“28000”空分裝置的設(shè)計(jì)與制造工作，為“4萬”空分單元設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，本套空分裝置是德州華魯恒升大氮肥裝置國產(chǎn)化的最重要的配套裝置，“4萬m3/h大型空分成套設(shè)備研制”是“十五”國家重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目（由國家經(jīng)貿(mào)委、財(cái)政部、中國機(jī)械聯(lián)合會(huì)組織），共有8個(gè)課題，開空集團(tuán)承擔(dān)了其中7個(gè)子課題，分別是：

① 4萬m3/h大型空分流程設(shè)計(jì)和成套技術(shù)的開發(fā)；
② 大型分子篩吸附器研制；
③ 大型高壓換熱器研制；
④ 大型高壓帶液透平膨脹機(jī)研制；
⑤ 大型規(guī)整填料塔研制；
⑥ 空分設(shè)備特殊閥門研制；
⑦ 變負(fù)荷智能型集散控制系統(tǒng)研制。

從以上這些課題的設(shè)置可知單元設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造對(duì)成套裝置的重要性，經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，開空集團(tuán)已對(duì)空分裝置配套的空冷塔、水冷塔、分子篩吸附器、規(guī)整填料塔、篩板塔等主要的單元設(shè)備均有獨(dú)到的見解和成熟的設(shè)計(jì)、制造經(jīng)驗(yàn)，特別是在高壓繞管換熱器、雙管板蒸汽加熱器等多個(gè)單元設(shè)備方面為開空集團(tuán)所特有。

三、 內(nèi)壓縮流程開發(fā)的成功是對(duì)大型空分裝置國產(chǎn)化有力的支持

眾所周知，由于內(nèi)壓縮流程相對(duì)于外壓縮流程具有操作簡便、安全可靠、產(chǎn)品類別多樣，可以獲得較多液體，占地少，投資省等優(yōu)勢(shì)，在目前世界上大型空分裝置基本上均采用內(nèi)壓縮工藝流程。由于國內(nèi)空分行業(yè)外壓流程在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)占主導(dǎo)地位，對(duì)內(nèi)壓縮工藝流程的研究相對(duì)較少，這樣使得大型空分裝置國產(chǎn)化在一定程度上受到了限制。為此，開空集團(tuán)率先對(duì)內(nèi)壓縮流程進(jìn)行研究與開發(fā)。

a) 94年向客戶提供小型的內(nèi)壓縮醫(yī)用氧設(shè)備；
b) 94年底與天津鐵廠簽訂了“15000m3/hO2，產(chǎn)品壓力為0.6Mpa的內(nèi)壓縮空分合同；
c) 95年開封空分與美國APCI在開封召開由石化行業(yè)及設(shè)計(jì)院參加的配套大化肥的內(nèi)壓縮空分技術(shù)交流研討會(huì)；
d) 96年簽約三套產(chǎn)量為300m3/hO2，壓力為20.0Mpa出口的小型內(nèi)壓縮流程空分設(shè)備，并取得成功；
e) 97年天津鐵廠“15000”投入運(yùn)營，并順利通過性能考核；
f) 2000~2001年簽訂湖北鄂鋼，青島鋼廠“10000”，3.0Mpa內(nèi)壓縮空分，柳州鋼廠“15000”，3.0Mpa內(nèi)壓縮空分；
g) 2002年初湖北鄂鋼、青鋼相繼一次開車成功，順利通過考核；
h) 2002年3月，宣鋼集團(tuán)簽訂“15000”，3.0Mpa空分設(shè)備；
i) 2004年4月柳州化工股份有限公司雙泵內(nèi)壓流程的“28000”空分簽約。氧28000m3/h，4.52MPaG；氮11450m3/h，8.2MPa。

正是這些內(nèi)壓流程的成功的業(yè)績，證明開封空分集團(tuán)掌握了大型空分內(nèi)壓縮流程技術(shù)，這為成套大型空分裝置國產(chǎn)化提供了有力的保證，所以才使得華魯恒升化工股份有限公司對(duì)開封空分集團(tuán)成套“4萬”空分有充足的信任，并與2002年9月16日與開封空分集團(tuán)簽訂合同，這是我國首套自行設(shè)計(jì)、制造、成套的4萬等級(jí)成套裝置。

第二部分 4萬空分設(shè)備簡介

“KDON-40000/45850”型空分設(shè)備是一套典型的化工型內(nèi)壓縮設(shè)備。該設(shè)備采用常溫分子篩預(yù)凈化，增壓透平膨脹機(jī)提供裝置所需要的冷量，空氣增壓膨脹，雙塔精餾，液氧泵內(nèi)壓縮流程，同時(shí)設(shè)有全精餾制氬系統(tǒng)，整套裝置的控制、聯(lián)鎖由DCS系統(tǒng)完成，流程遵循最先進(jìn)的和最通用的控制方式，并貫徹以穩(wěn)定運(yùn)行為前提的設(shè)計(jì)模式。現(xiàn)分系統(tǒng)對(duì)該套裝置進(jìn)行介紹。

一、 空氣過濾系統(tǒng)

采用自潔式空氣過濾器，濾紙為進(jìn)口材料，正常處理氣量為20000m3/h，過濾精度>2μm，顆粒為99.99%；>1μm為99%，過濾級(jí)別GB/T14295-93中高效等級(jí)。
自潔過程由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

二、 空氣壓縮系統(tǒng)

本系統(tǒng)由空壓機(jī)、空氣增壓壓縮機(jī)、一拖二汽輪機(jī)及公共潤滑油站組成。完成的任務(wù)是將~200000m3/h的氣量壓縮到0.525Mpa；同時(shí)將部分的空氣壓縮到7.0Mpa。
空壓機(jī)、增壓機(jī)是由沈鼓制造，汽輪機(jī)由杭汽制造，空壓機(jī)與增壓機(jī)共用一臺(tái)汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣就與中型空分裝置中空壓機(jī)與增壓機(jī)各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)不同。在空壓機(jī)、預(yù)冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)投入之前，增壓機(jī)已啟動(dòng)，這時(shí)要注意增壓機(jī)流路的安全保護(hù)措施。

三、 空氣預(yù)冷系統(tǒng)

本系統(tǒng)的任務(wù)是將空氣由~100℃冷卻到8~13℃，以滿足分子篩吸附器工作的要求，同時(shí)對(duì)壓縮空氣進(jìn)行洗滌，除去對(duì)分子篩吸附劑有害的酸性氣體，同時(shí)設(shè)有氨蒸發(fā)器提供外界冷源。主要設(shè)備有空冷塔、水冷塔、氨蒸發(fā)器。

1. 空冷塔、水冷塔
空冷塔、水冷塔均采用散堆填料，在塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分考慮到防帶水措施，主要采取高通量的汽液分布器，旋風(fēng)分離結(jié)構(gòu)等，確保空分的安全運(yùn)行。
2. 氨蒸發(fā)器
考慮到氨介質(zhì)的特點(diǎn)及循環(huán)水的條件，選用不銹鋼管材，并在氨蒸發(fā)器的上部留有足夠的汽液分離空間，采用浴式工作，保證蒸發(fā)器工作的穩(wěn)定。