大型煤化工空分技术与设备发展现状

第3期(总第160期)煤化工No. 3(Total No 160)012年6月Coal Chemical IndustryJun.2012大型煤化工空分技术与设备发展现状张建府(中国华能绿色煤电有限公司,北京100086)摘要介绍了国内大型煤化工项目空分设备的发展现状,结合大唐多伦煤化工项目空分装置的实际应用情况和天津荣成钢厂空分装置设计情况,分析了国内大型空分设备的设计能力,概述了国内大型空分装置静设备和动设备的制造能力,并分析了空分系统压缩机组的应用情况,在此基础上给出了煤化工项目选用大型空分设备的建议关键词煤化工,空分技术,发展现状,设计能力,制造能力文章编号:10559(202008中图分类号:157.7文献标识码A近年来,由于石油价格的不断攀升,国内煤化工外空分厂商在国内市场上展开了激烈的竞争,占据了行业逐渐兴起,各地新上了不少煤化工项目。其中,煤相当的市场份额。但是必须看到,我国自主研发能力制天然气项目占据了很大一部分,仅新疆地区“十二还比较薄弱。从应用的各项技术来看,重大技术的应五”规划就包括十多个大型煤制天然气项月,已开工用和突破大部分是由国外公司完成的,一些关键设备的项目包括庆华伊犁项目、山东新汶伊犁项目、中电主要还是依赖进口,缺乏70000m/h等级以上大型投伊犁项目,其他地区已开工项目还有大唐克旗、辽空分设备成套供货经验。宁阜新等。大型煤化工项目对其重要的设备一一空分11杭州杭氢股份有限公司装置,无论是在工艺流程的选择,还是系统性能方面杭州杭氧股份有限公司(简称杭氧)是目前国内都提出了很高的要求。同时,随着煤化工大型化发展,最大的空分设备开发、设计、制造、成套企业。杭氧至对单套空分设备的容量也提出了新的要求,单套设备今已设计制造了30000m/h等级以上空分装置90的规模越来越大。通常一个40亿m/a煤制天然气项多套,其中,中石化两套48000m/h、山东华鲁恒升1目,每小时需空分装置提供30万m80万m的氧气套48000m3/h、盈德贵州天福化工1套52000mh量(鲁奇炉约30万m,GSP炉约70万m,水煤浆炉约宝钢1套60000m/h、大唐多伦3套58000m/h、神80万m3),即需要配置4套-9套的80000m/h等级华包头4套60000m/h等大型空分设备均已成功投的大型空分设备。因此,本文将介绍国内空分技术的入运行租。此外,2010年12月,杭氧与伊朗卡维公司发展现状,并分析国内大型空分设备的设计、制造能签订了1套120000m/h空分设备合同,目前在项目力,在此基础上给出煤化工选用大型空分设备的建议。执行阶段。12开封空分集团1国内空分技术现状开封空分集团有限公司(简称开空集团)于1958年成立,2007年7月11日由河南煤业化工集团有限近几年,国内空分厂商在大型煤化工空分设备的公司全资控股开空集团设计制造30000m3h等级以设计、制造和成套上已经取得了一定的成绩特别是上空分装置40多套,如山东德州华鲁恒升40000成套能力进步明显。国内空分厂商杭州杭氧股份有限m/h、滕州凤凰40000m/h、神华宁煤45000m/h、华公司、开封空分集团、四川空分设备有限公司等与国能天津绿色煤电4600m/h、河南龙宇煤化工53000收稿日期:2012-01-1作者简介:张建府(1984—),男,福建漳州,工程师,硕士,2007年本科毕业于清华大学热能与动力工程系,现从事绿色煤电等未来煤基发电系统相关技术、煤炭清洁利用项目的研究与开发,E-mail:jf.zhangegreengen.com.cn。2012年6月张建府:大型煤化工空分技术与设备发展现状m/h等大型空分设备均已成功投运。2008年,开空集同一等级,已得到实际运行验证。团与香港建滔集团就其内蒙古项目签约两套6000024空气分离系统m/h空分装置,与天津荣成钢厂签约1套8000m/h开空集团已在天津荣成钢厂80000m/h空分装空分装置,上述项目开空集团均已完成设计,后因项置上完成了该等级空分装置的空气分离系统设计;而目搁浅未开工建设。目前正在设计最大规模空分装置杭氧在大唐多伦58000m/h空分装置上主冷直径为内蒙伊泽1套60000m/h空分装置。4.2m,长度11.5m,达到80000m/h空分装置规模13四川空分设备有限公司其在液位高度和内部结构上也与80000m}/h一致,四川空分设备有限公司(以下简称川空集团)是运行稳定,已得到实际运行验证。由四川空气分离设备厂在1996年独立改组设立的股80000m/h等级的空分装置上塔和下塔均可采份有限责任公司。1990年与法国液化空气公司合作,用填料塔,填料可选用苏尔寿的新型高效规整填料。1996年又与美国 Praxair公司签署了技术转让合同。对于该等级的精馏塔填料,苏尔寿已具有运行业绩,川空集团迄今为止已设计制造30000m3/h等级以上性能可靠。80000m3/h等级的空分装置上塔和下塔总空分装置20多套,如陕西渭河40000m3/h、河北新奥高度超过70m,为保证下塔塔底富氧液空能够送入上45000m3/h等大型空分设备均已成功投运。目前正在塔回流,需要考虑空压机排气压力与设备高度的关设计最大规模空分装置为新疆庆华两套50000m3/h系。通常采用将上塔放置地面,上下塔平行布置的方空分装置。式。此方法需额外增加两台循环液氧泵,但可降低空压机排气压力,节能显著,并可很好地解决冷箱内管2国内空分设备设计能力道应力过大的工程技术问题,杭氧配套大唐多伦58000m/h空分装置及开空配套华鲁恒升40000m3/h目前,对于大型煤化工项目而言,空分装置无论空分装置上下塔的布置即采用此种方式,运行稳定。选用国外技术或国内技术,工艺流程基本上都是采用板式换热器通常采用多组并联的方式,80000两级精馏、增压膨胀制冷,氧气产品采用内压缩流程。m/h等级的板式换热器和60000m/h以下等级的板2,1工艺流程计算式换热器差别体现在板式换热器数量和配管上。杭氧回内空分厂商均使用国际通用的流程模拟软件,采用 AFT Arrow分析技术在60000m/h等级的空分采用经过实际验证的物性数据库对空分工艺流程进装置上很好地解决了偏流问题,这一技术也将保证更行模拟计算。无论是80000m}/h等级的空分装置,还大规模的空分装置在板式换热器配管上的先进性。是更大规模的100000m/h-120000m/h空分装置国内空分厂商已成功掌握了60000m/h等级的所需的氧气、氮气压力未超出现有空分装置所供氧、大型空分设备的设计技术和关键设备制造技术及工氮压力,因此氧气氮气物性数据不变,其工艺流程计艺,在已有运行业绩的基础上不断完善,为设计、制造算与已有多套业绩的35000m/h-60000m/h空分装80000m/h等级的大型空分设备提供了有效保障。置相同,已得到实际运行验证。22预冷系统3国内空分设备制造能力开空集团已在天津荣成钢厂80000m/h空分装置上完成了该等级空分装置的预冷系统设计;而杭氧空分装置设备包括静设备和动设备。通常动设备在大唐多伦58000m/h的空分装置,其设计预冷系是由空分供货商外购,而静设备中除高压板式换热器统最大处理空气量415150m3/h,与80000m/h空分通常采用进口 Chart或 Norton产品,其他冷箱内外装置预冷系统的常规的空气处理量同一等级,已得到的关键静设备均由空分厂自行设计制造。因此,静设实际运行验证。备的制造能力也决定了空分供货商所能提供的空分23分子筛吸附净化系统装置规模开空集团已在天津荣成钢厂80000m/h空分装国内空分静设备制造能力以杭氧和开空集团为置上完成了该等级空分装置的分子筛吸附净化系统代表,两公司均建成了研发中心及加工能力很强的新设计;而杭氧配套大唐多伦58000m/h空分装置分厂区,已具备了年产大中型空分设备能力,其中单套子筛系统直径为48m,长24.4m,与80000m/h空空分设备的制氧容量达80000m/h-100000m/h。分装置分子筛系统的常规空气处理量及设备尺寸为组装能力、下料能力、成型设备加工能力也已具备。煤化工2012年第3期空分装置的动设备包括空压机组(空压机、增压m/h空分装置上应用。国内由沈鼓制造并已工业应用机及汽轮机)、水泵、冷箱内的低温液体泵(液氧泵、液的最大空压机组为中原大化煤制甲醇项目52000氮泵)及增压透平膨胀机。其中水泵通常为国内牛产,m/h等级的空分装置(2005年出厂)。目前,陕鼓也开低温液体泵及较大型空分装置的增压透平膨胀机采发出EI2140全离心压缩机,河南龙宇醋酸乙二醇项用进口设备,空压机组则视空分规模而定。80000日55000m/h空分装置采用此机型,预计2012年投m/h等级的空分装置的空压机进口气量约420000人运行。陕鼓制造并已工业应用的最大空压机组为江m/h,德国曼透(MN-TRB0)公司开发的RKT140-4系苏灵谷50000m/h等级空分装置(2007年出厂)。列全离心压缩机已有多套运行业绩如大唐多伦煤制烯烃项目和神华包头煤制烯烃项目);该公司已开发4国内空分装置所用压缩机概况出更高等级的RIKT160-4全离心压缩机,最大实际入口流量620000m}/h,林德长武90000m}/h空分装表1给出了目前国内主要空分装置所采用的压置、兖矿新疆80000m3/h空分装置和内蒙汇能集团缩机概况。从表1可知,当空分装置规模超过6000090000m3/h空分装置均采用此机型,其中兖矿90000m/h等级,压缩机组基本上都选用进口设备。对于规m/h空分装置用空压机已于2010年8月试车完成,模不大于70000m}/h的空分装置,主空压机曼透公预计2012年可投入运行。德国西门子公司的轴流+司一般选用RIKT140-4;对于规模达到80000m/h的离心型空压机最大实际入口流量高达720000m/h,空分装置,主空压机曼透公司推荐RIKI160-4。已在南非120000m/h空分装置和神华宁煤90000RKT160-4的开发和工厂机械试车已经结束。表1国内空分装置所用压缩机概况特大型(10000m/h-大型(80000m/h~中大型(60000m/h-中型(35000m/h-120000m3/h)100000m3/h)60000m/h)压缩机型式主空压机轴流+离心式轴流+离心式或全离心式全离心式全离心式增压机离心式离心式离心式制造厂商曼透、西门子曼透、西门子曼透、西门子陕鼓、沈鼓或进口均可从综合效率上看,国产主空压机的效率比进口的约低1%,国产增压机(单轴)的效率比进口的(多轴)参考文献:约低10%,国产压缩机能耗较大;从增压机性能上看,国产的压缩机出现过实际流量、压力达不到设计值的1]吕挺锋.大型化工型内压缩流程空分设备新工艺的研制与发展[J.深冷技术,2007(4):1-4.情况,中抽后的叶轮气动设计还有待优化。[2]赵小莹.大型空分设备在煤化T中的应用[J].通用5结论机械,208(4):21-25.3]赵小莹.空分设备在煤化工中的应用[J].低温与特空分装置从60000m3/h到80000m3/h等级规模气,2006,24(3):6-10.放大效应较小规模放大风险相对小于主工艺(如煤4周智勇,卢杰何晖,等杭氧大型煤化工型空气化、甲烷化等)规模放大风险。国内空分供货商已有分设备应用实践[J].深冷技术,2010(6):23-28多套60000m/h等级空分装置的运行业绩,并从中积「5]周智勇,韩一松.现代煤化工大型空分设备发展现状累了相当的大型空分装置设计制造经验。从大型空分[J].深冷技术,2009(3):47-51.[6]毛绍融,朱朔元,周智勇,等.大型空分设备技术现设备配套情况看,国内供货商具备了成套设计制造80000m/h等级空分装置的能力,除高压板式换热器状及进展[J.深冷技术,2009(S1):26-31[7]毛绍融,周智勇,卢杰,等.80000m/h等级以上之外的关键静设备,均可由国内空分供货商设计制造特大型煤化工空分设备国产化可行性研究[J].深冷单体静设备已部分得到一定程度上的实践验证;而对技术,2010(6):1-5些关键动设备,如大流量空压机组大流量高压低[8]方明多伦煤化工3套5800mh空分设备流程温液体泵以及关键阀门等,建议采用已经验证的进口和试车分析[.深冷技术,2010(2):1-5.成熟的产品,以提高装置的可靠性,降低运行成本。(下转第15页)2012年6月张洪涛:捣固焦炉装煤外逸烟气回收新技术该工艺在保留了U型管双抽吸工艺原有优点的妒上釆用,已经显现出很好的环境效益和经济效益基础上,又进行了改进,具有的特点是焦炉冒烟问题得到解决。根据新焦炉投产以来的生产(1)取消了炉顶消烟除尘车,节约投资,具有节电情况,初步估算吨焦综合经济效益11元-12元。和运行费用低的优点(2)单集气管改为双集气管,煤气从炭化室两侧5结论析出,炭化室内气流阻力减小,降低了集气管两端的压力差,有利于维持全炉炭化室压力均匀,更宜实现山东焦化集团提出的捣固焦炉双集气管双抽吸自动控制,且冒烟冒火减少。回收装煤外逸煤气新工艺,突破了原有除尘技术的瓶(3)粗煤气在炭化室顶部空间停留时间短,可减颈,较好解决了该外逸煤气的回收利用问题,实现了轻粗煤气裂解,有利于提高化学产品的产率和质量。完全回收、不外逸的目标,具有节约投资、运行费用(4)该项技术在山东焦化公司新建5.5m捣固焦低、运行安全可靠的优势,经济和社会效益显著。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情价(上接第12页)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