大型及超大型空分---中安空分装置介绍.ppt

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1、,KAIFENG AIR SEPARATION GROUP CO.LTD,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分大型及超大型空分技术 中安3X86000Nm3/h（O2）空分装置,开封空分集团有限公司 设计研究院院长 刘景武,SEI-KFAS,开封空分集团有限公司 与会人员 周 勇 开封空分集团总经理 刘景武 开封空分集团副总经理 设计研究院院长 牛剑锋 开封空分集团销售公司项目经理 张 淼 开封空分集团设计研究院流程工程师 何明智 开封空分集团设计研究院管道工程师,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有

2、限公司,交流内容 一、开封空分简介 二、大型空分的技术特点及中大型空分比较 三、开封空分对大型空分的攻关 四、86000空分装置方案介绍 五、针对86000空分装置的保证措施,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,第一部分 开封空分简介 A 企业概况 B 开封空分技术进步 C 部分荣誉,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,不断创新、在民族工业 前进道路上奋力前行的开封空分,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,公司基本情况,1

3、958年建厂（老厂区位于开封市东区近600亩地，新厂区位于开封经济开发区1167亩地） 1965年建成投产，原属国家机械工业部 2007年加入永城煤电控股集团有限公司 2008年加入河南煤业化工集团有限责任公司 现有职工2700余人,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,公司基本情况,我国空气分离设备行业的大型、骨干企业 ， 河南省高新技术企业。 拥有省级企业技术中心、河南省空分技术研 究中心、河南省制造业信息技术服务中心和 市级重点试验室 属河南省名牌产品企业,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封

4、空分集团有限公司,大、中型成套空分设备 （截止目前最大已开车设备53000；最大订货合同82000空分） 气体液化设备； 天然气液化、煤层气液化装置 冷链设备； 环保污染治理工程设备； 工程设计、工程总包,主营业务一,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,低温液氮洗装置 焦炉气分离装置 合成氨尾气回收装置 低温法CO-H分离装置 LNG冷能空分 低温甲醇洗高压绕管换热器,相关化工装置,主营业务二,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,化工设备 一、二、三类压力容器 铝制板翅式换热器

5、高压绕管换热器 各类离心压缩机、各类活塞压缩机 低温阀门,单机设备,主营业务三,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,*是迄今为止中国空分行业唯一拥有乙级工程设计资格设计研究院（有上百套空分装置工程设计业绩） *目前正在申请甲级工程设计资格 *是按照高标准，高起点建设的集科研开发、 技术改造、 技术咨询、 工程设计、 安装调试为一体的综合性、现代化设计研究院。,开封空分设计研究院,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分50余年发展史是一部自主研发、自主创

6、新的历史、是中国民族工业顽强拼搏、不断进取的缩影 开封空分在中国空分发展的进程中创造了三十余项中国第一，特别是近20年来，中国空分行业约80%的第一或重大创新均由开封空分完成（如中国第一套规整填料上塔空分、中国第一套无氢制氩空分、第一套冶金型内压缩空分、第一套化工型空分、中国第一套4完等级大型空分、中国第一套五万以上型大型空分、中国第一套签约8万空分、中国第一套通过考核的HeNeKrXe全提取空分、世界多套氩提取率最高的空分。）,开封空分技术进步,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司提供的低温模拟装置（热沉）、15T

7、/D液氧/液氮设备，为我国的载人航天事业“神舟五号宇宙飞船”“神舟六号宇宙飞船”的成功发射做出了重要贡献。2003年成功地为中科院托卡马科前瞻性能源研究项目提供设备组装设计。,*开封空分在近五十年的技术发展与创造的中国第一 中国第一套全低压蓄冷器流程的3200m3/h -1969年 中国第一套1500m3/h空分设备 -1970年 中国第一台用于空分设备的板翅式换热器 -1969年 中国第一台立式无油润滑氧气压缩机 -1970年 中国第一只焊接叶轮 -1975年 中国第一套3000m3/h高纯氮设备 -1978年 中国第一台锯齿形翅片冲床和冲模获国家二等发明奖 -1980年,开封空分集团有限公

8、司,中国第一台双轴（H）型离心空压机 -1981年 中国第一套规整填料塔空分装置在福建三明钢厂投产 -1995年 中国第一套全精馏无氢制氩空分装置在湖北鄂城钢厂投产 （6000m3/h） -1997年 中国第一套大型低压内压缩空分装置在天津铁厂投产 （0.65MPa,15000m3/h） -1998年 上海焦化厂法液空17000m3/h制氩改造 民族工业战胜洋品牌的典范，氩提取率89.8%，世界第一 1999年 中国第一套冶金型内压缩空分装置在湖北鄂城钢厂投产 （3.0MPa,10000m3/h）-1998年,中国第一套化工型空分装置在柳州化肥厂投产 （5.2MPa和8.1MPa双泵内压缩28

9、000m3/h） -2002年 2000年-2004年柳钢宣钢舞钢等几十套10000-25000等级空分氩提取率达到90%以上，达到当时世界第一水平 中国第一套40000等级大型空分装置在山东德州投产 一次开车成功并通过考核验收，获国家重大装备国产化贡献奖 -2002年 中国第一套53000等级空分装置在龙宇煤化工投产 -2007年 中国第一套IGCC示范工程项目配套46000m3/h空分设备- 2007年签约-2011年投产,中国第一套2X60000等级内压缩空分签订订货合同并完成设计 香港建韬集团内蒙项目 -2008年 中国第一套冶金型内压缩82000m3/h空分装置完成设计 天津荣成钢厂

10、 -2008年 中国第一套全提取空分装置投产 - 2010年 （35000等级， HeNeKrXe全提取空分并通过验收）,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,部分荣誉,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,压力为11.45MPa，用于4万m3/h液氧内压缩工艺流程空分设备的高压绕管式换热器,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LT

11、D,开封空分集团有限公司,受到国家发改委表彰的 国产首套德州四万空分 设备于2002年9月16日 签订合同，2004年9月 19日一次开车成功，并 通过合同考核和验收。,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,国产首套永城 五万三空分设备于 2004年12月签订合 同，2007年11月28 日成功开车。,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,用于制造铝制板翅式换热器的翅片冲床,我公司拥有多项专利和专有技术：,双管板蒸汽加热器,分子筛高效防带水装置,分馏塔内主冷安全防爆结构设计,自行研发

12、规整填料塔技术,自主研制的大型全精镏无氢制氩设备,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,利用液化天然气冷能的全液体空气分离装置及方法,我公司拥有多项专利和专有技术：,活塞压缩机轴头免对中主油泵结构,合成氨驰放气中氩与甲烷的分离回收装置及方法,板翅式换热器高效分布装置,自主研制的大型全精镏无氢制氩设备,立式无润滑活塞压缩机活塞密封结构,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,空水冷塔槽式液体分布器,我公司拥有多项专利和专有技术：,板翅式换热器散布器,空气分离装置两塔制氩系统,高压绕管式换

13、热器分布装置,交替生产氮气和液氮的空气分离装置,分子筛压紧与气体分布一体化装置,开封空分集团有限公司,第二部分大型空分的技术特点 及中大型空分比较 1、7-10万大型空分与中大型空分装置 的区别到底在哪里？ 2、大型空分国产化到底有没有风险？,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,大型空分的技术特点及中大型空分比较 A 流程计算（数据库：介质、压力、温度） B 流程组织 C 配套三大机组、 D 配套核心设备、机器、阀门 E 总体布置,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,1.传统的70000以上大型空分对用户没有任何好处（2008年之前） A 投资大 *（空压机采用轴流+离心）机组

14、价格高500万以上 * 设备直径很大、运输费用惊人 *劲增对手少、报价惊人 B运行能耗高 *空压机采用轴流+离心，以宁煤法液空90000为例，轴流+ 两级离心，共有一级冷却，空压机能耗高3%以上。 *由于新型填料没有开发，设备效率低，装置提取率低。,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,根据现在世界上存在和即将出现的大型空分： 传统大型空分： 压缩机：空压机轴流加离心 精馏塔：上下塔理论板较少，上下塔一体、采用气泡泵技术 属于投资高、能耗高 现代大型空分： 压缩机：空压机轴流加离心 精馏塔：上下塔理论板多，上下塔分体布置 属于投资少、能耗低,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,2

15、.当代空分大型化的条件已经完全具备 A MAN-TURBO公司RIKT160-4的开发和工厂机械试车已经结束（陕西长武项目林德88000空分、兖矿新疆林德80000、内蒙古汇能集团法液空85000、广东茂名石化法液空85000均采用此机型，其中兖矿80000机器已于2010年8月在制造厂试车完成） B siemens 公司也已经开发出SR160-3机型来满足70000以上空分的需求 C新型高效、大通量规整填料的开发使得核心精馏塔（下塔、上塔）在满足运输的条件下有足够的效率来保证装置的提取率。,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,压缩机供货商大型机组 A MAN-TURBO公司 RIKT

16、160-4 最大实际入口流量70万M3/H(55) RIKT140-4最大实际入口流量50万M3/H(39.4)；在神华大唐已运行 淮南条件 大气压力 100kPa（A） 大气温度 33 相对湿度 85% (0.98/1.013)x(273/306)x(1-0.043x0.85)=0.831 B siemens 轴流+离心最大实际入口流量72万M3/H；配南非12万空分，包括宁煤90000空分 新开发单轴全离心SR160-3最大实际入口流量50万M3/H C陕鼓集团 空压机EIZ140;EIZ160已开发， 增压机60000等级多轴已有订货合同,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,3.

17、 当代大型空分国产化的技术保证 A.工艺流程计算 B工艺流程组织 C工艺流程配套的机组 -三大机组部分（空压机、增压机、汽轮机） D工艺流程配套的核心设备 -设备部分（核心精馏塔、冷箱外围设备） -小机组部分（膨胀机、产品液体泵、循环泵） -阀门部分（切换阀、高压阀） -控制部分 E总体设计：保冷箱安全设计,开封空分集团有限公司,1 大型空分流程组织与中小型空分区别,开封空分集团有限公司,2. 86000等级空分机组方案,开封空分集团有限公司,一.空气压缩机配置,开封空分集团有限公司,3.核心设备,开封空分集团有限公司,4 装置安全性及可靠性方面 1.氧介质造成的化学爆炸 2.相变换热、能量持

18、续输入造成物理超压爆炸 3.流程计算固有的可靠性（产品余量、冷量余量） 4.机器设备的配置的可靠性（三大机组、高速转动机器、高压设备、特殊阀门等） 5.保冷箱（配管计算、材料、结构、支架结构、仪表管配置等）的安全,开封空分集团有限公司,2.1.对化学爆炸的防范(针对氧介质): 1.随着压力的升高,高温氧分子的活性急剧增加,采用内压缩. 2.内压较外压,主冷大量抽取液氧，保证碳氢化合物的积聚可能性降到最低程度。 3.产品液氧在高压下蒸发，使烃类物质积累的可能性大大降低。 4.主冷的全浸式操作和独特的防爆结构 5.氧气管路设备及元件的设计理念: a.高压氧气阀门材质的选择 c.高压氧气阀门的操作

19、b.高压氧气管道流速与材质的选择,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,空气质量 组分 连续最大值（PPm） （A） 氢 10 （B） 二氧化碳 400 甲烷 10 （C） 乙炔 0.5 乙烷 0.1 （C） 乙烯 0.2 丙烯 0.2 丙烷 无 （E） 丁烷和重碳化合物 0.1 二氧化硫 0.5 氯化物 无 （E） 氮的氧化物 0.05 （D） 所有其它杂质 无 （E） 机械杂质 2.5毫克/m3 （F） A这些值适用于标准的低压制氧或制氮装置。如果浓 度高于连续最大值，则需要增设安全装置、监控器 或改变空气吸入塔的位置。 B如果氮产品纯度要求提高，此值需减少。 C根据氧产品纯度要求提

20、高，此值需减少。甲烷值为正常工业用气体浓度的4倍，并且相当于主冷凝器中允许的甲烷值。 D0.05PPm为年平均值，如果年平均值能够得到保证，则可将0.5PPm定为最大浓度值。 E如果存在其它杂质，则需要对影响装置安全的因素重新进行评定。 F这些微粒中小于2微米的物质最大含量为3%（按重量计）。,2.2对物理超压爆炸的防范: 1.对压缩机、泵类流体输送流路均设有压力自动调节和 安全阀等保护措施. 2.对所有的相变换热的蒸发侧均设有压力自动调节和安 全阀等保护措施.,开封空分集团有限公司,2.3可靠性的考虑 1.流程组织先进但无风险 2.流程计算准确但有余量 A计算空气余量 B产品余量 C冷量余量

21、 D设备余量 3.设备部机配套上档次但合理,开封空分集团有限公司,2.4机器设备配置的可靠性 三大机组 液体泵 膨胀机高速转动机器、 高压设备(高压换热气等） 特殊阀门（高压节流阀、高压氧气放空及输送阀等） 在流路组织,机器,设备,阀门的选择,配管,冷箱内外的总体设计等各方面均有详细的考虑.,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,2.5.冷箱总体设计 除上述4点安全考虑之外，冷箱的安全给用户带来的损失也是不可估量，开封空分集团经过对事故系统分析： 1.由于大型空分装置、冷箱高度愈来愈高，温度应力很大，造成应力计算考虑的约束因素不足。 2.由于管道材料选择的不合适、受市场供货规格的限制造成

22、计算应力的余量不足。 3.随着管道应力的增加，传统的管道支撑理念和支撑结构不能满足大型空分装置的要求。 4.对管径很小的管道（如小直径工艺管道、冷向内压力、阻力、液面测量管线等等）保护方法不得当，造成意外,开封空分集团有限公司,2.5.冷箱总体设计 1.采用先进的PDMS三维配管软件， 和CASE-II应力分析软件相结合 ，对约束条件系统分析，使应力计算效率 和质量得以保证 2.根据新的支持理念，形成各主要管道支撑方法内控标准 3.充分考虑管道支架、阀门支架对管道应力的影响，2002年开始开 发出并不断完善大型空分新型结构的管架 、阀架 4.充分考虑大空分对管道材质的要求： 对高压管道采用不锈

23、钢，高强度合金铝 对应力大的液体管道采用不锈钢，高强度合金铝 对容易断裂的部分仪表管采用不锈钢 5.制定小直径管道配管内控标准,第三部分 开封空分对大型空分的攻关 1.技术攻关 2.工厂硬件,开封空分集团有限公司,1.几十套40000-60000等级的设计制造运行经验 2.2008年开封空分集团与天津荣成钢厂签订的82000空分标志中国空分技术又在大型空分上实现新的跨越，流程、单体设备、总体布置已全面完成，由于国家经济形势没有进一步执行。,开封空分集团有限公司,A大型空分技术攻关,3.2007年列为河南省重大技术攻关项目，并完成结题报告 4.2010年11月河南煤化集团与西安交通大学签订了大型

24、空分联合研发合同： 8-10万m3/h O2超大型空分设备先进装备 技术研究与开发,开封空分集团有限公司,5.几年来开封空分不断研究大型空分技术，紧跟新技术，先后为汇能集团10亿立方煤制气90000空分；宁煤煤制烯烃9X90000或8X100000空分或11X73000；神华鄂尔多斯20亿立方煤制气2X100000或4X50000;国电英力特75000能集团新疆40亿煤制气10X80000,中电投尹南20亿煤制气4X90000、新疆广汇煤制气或煤制油4X75000或6X80000等多个项目华做过详细的技术方案和技术交流，均获得用户的高度评价。,开封空分集团有限公司,KAIFENG AIR SE

25、PARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,为加快企业发展，2007年7月11日投入29亿元巨资用于企业发展，制定并正在完善分阶段实施的战略发展规划。目前在开封经济技术开发区购置土地1167亩用于扩大企业生产能力，该项目将于2012年初完成。,目标高远 争创一流 -硬件投入,B,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,第四部分 86000空分装置方案介绍,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空

26、分集团有限公司,本装置流程组织 1.高压氧内压缩 2.少量的高压氮也采用内压缩（每套配置两台2000标方，可以满足最大量的需求） 3.低压氮气从下塔抽出再外压。 4.推荐带液体膨胀机流程和设置制氩装置 对于6.0MPa的高压氮气，由于产量较少，采用活塞泵压缩，作为流程泵使用时，需要连续运行，该泵价格很高（每台约14万欧元，流量1000-3000的活塞泵价格一样）。由于价格不变，我们建议每套空分按照最大3000产量设计，设置两台2000流量的活塞泵，运行时可以根据需要调整。该流量的变化对空分运行影响很小，经计算3000产量比1500产量能耗高270kW，占总消耗比例很小。 建议3套空分中2套产高

27、压氮气，另1套不产。这样既可节约投资，又能保证使用。,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,估算基准 电价： 0.6元/度 高压蒸汽：150元/吨 每年开车时间8000小时 产氩3000m3/h(5.35T/H), 液氩按1200元/吨， 结论：建制氩系统0.6年即可回收。建议设制氩系统,是否设置制氩系统的设置？ 能耗和投资,开封空分集团有限公司,液体透平膨胀机的设置：？ 能耗和投资 设液体膨胀机与不设液体膨胀机 机组参数列表如下：,开封空分集团有限公司,估算基准 电价： 0.6元/度 高压蒸汽：150元/吨 每年开车时间8000小时 结论：设置液体膨胀机回收周期为两年，建议带液体膨胀机

28、。,开封空分集团有限公司,第五部分 针对86000空分装置的保证措施,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分有多次实施重大项目的成功的管理经验，如德州首套四万空分国产化装置等，针对本项目3X86000空分装置，如果由开封空分来执行，开封空分将采取如下措施保证将项目建成样板工程： 1.成立董事长挂帅，总经理总负责的项目管理小组（包括财务总监、项目部部长、生产副总、总工程师、总质量师、采购部长等） 2.成立专门的设计小组，无论公司事务再多，本小组的人员不再参与其他项目，全力以赴完成本项目。 3.采用风险抵押金制度，管理及设计小组的所有人员均缴纳数额较大的风险金放在用户指定账户，项目成

29、功三倍返还，失败则全部没收，承担本项目的管理及生产人员也缴纳一定的风险金。 4.设计关键阶段，邀请第三方审查。,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,4 万 以 上 业 绩 表,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团有限公司,开封空分集团对产品的追求： 将空分装置建设成性能先进、长期可靠、操作简单、维护方便、永不扒砂的空分装置！,真诚感谢大家给予 开封空分在此交流的机会！ 谢 谢 大 家！,开封空分集团有限公司,5我们正在及将要做的事 目标是打造中国第一空分品牌

30、、世界著名品牌 A研发攻关10万等级空分 B煤层气、天然气液化项目攻关 C高压板式、迷宫压缩机等等多种部机攻关 D超高纯气体的开发 E以化工气化炉为代表的特种设备的生产 F规整填料生产 G气体投资 .,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,出口欧盟的KDON-350Y/1350Y空分装置,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,安装在土耳其的15000Nm3h的空分装置,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,出口印度的KDON-2

31、000Y800Y (70th)的全液体空分装置,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,自主创新带来企业发展 中央电视台新闻联播报道开封空分走民族创新道路,KAIFENG AIR SEPARATION CROUP CO.LTD,开封空分集团有限公司,多年来我公司在研究新技术、开发新产品、新工艺方面不断取得进步，铝制板翅式换热器的研制、双圆弧齿轮的设计和应用，均获得1978年全国科技大会重大成果奖。拥有自主创新知识产权的铝制板翅式换热器翅片冲床和模具为当时国内、外最先进的技术，获得国家二等发明奖并出口德国。,开封空分集团有限公司,5我们正在及

32、将要做的事 目标是打造中国第一空分品牌、世界著名品牌 A研发攻关10万等级空分 B煤层气、天然气液化项目攻关 C高压板式、迷宫压缩机等等多种部机攻关 D超高纯气体的开发 E以化工气化炉为代表的特种设备的生产 F规整填料生产 G气体投资 .,通过自主创新，我公司拥有各类专利12项，共获得国家、部、省及市科技成果奖40余项，国优二项、省、部优八项，同时被授予河南省企业管理先进单位、河南省质量管理先进企业。公司在推广应用CAD技术方面成效显著，被评为全国CAD应用工程先进单位，承担国家863/CIMS主题KF-CIMS应用示范工程并获得“河南省CIMS示范应用工程挂牌企业”，“国家863计划CIMS

33、示范应用工程先进集体”等荣誉。,开封空分集团有限公司,5我们正在及将要做的事 目标是打造中国第一空分品牌、世界著名品牌 A研发攻关10万等级空分 B煤层气、天然气液化项目攻关 C高压板式、迷宫压缩机等等多种部机攻关 D超高纯气体的开发 E以化工气化炉为代表的特种设备的生产 F规整填料生产 G气体投资 .,通过自主创新，我公司拥有各类专利12项，共获得国家、部、省及市科技成果奖40余项，国优二项、省、部优八项，同时被授予河南省企业管理先进单位、河南省质量管理先进企业。公司在推广应用CAD技术方面成效显著，被评为全国CAD应用工程先进单位，承担国家863/CIMS主题KF-CIMS应用示范工程并获得“河南省CIMS示范应用工程挂牌企业”，“国家863计划CIMS示范应用工程先进集体”等荣誉。,