理论教育 四川空分:气体分离设备制造业的液化天然气领跑者

四川空分:气体分离设备制造业的液化天然气领跑者

时间:2023-06-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:行业产品品种从单一的空分设备,延伸到了天然气分离设备、天然气液化设备、石化低温设备、液体CO2设备、氢提取和分离设备。四川空分开发了5万~100万m3/d的天然气深冷分离设备产品系列,提供各油田20余套,并出口到南亚国家。随着天然气产业的迅速崛起,天然气液化装置所占行业比重正不断加大,以四川空分为代表的气体分离设备制造业在液化天然气产业中取得了丰硕的成果。该装置的性能指标和技术水平都达到了同类产品的国际先进水平。

四川空分:气体分离设备制造业的液化天然气领跑者

行业产品品种从单一的空分设备,延伸到了天然气分离设备、天然气液化设备、石化低温设备、液体CO2设备、氢提取和分离设备。

1980年,四川深冷设备研究所对国内各大油气田进行了调研,调研中发现,国内各大油气田的富天然气的管线输送前处理及高附加值重烃组分的回收,采用的是落后的油吸收工艺技术,而国外先进的主流工艺是透平膨胀机深冷分离工艺技术。后来四川深冷设备研究所自主开发了采用BWRS状态方程式的含氮烃类混合物的工艺设计软件,开展了由机械部立项的中压带液透平膨胀机-增压机组的设计与实验研究,开发了大容量的中压分子筛天然气干燥器和控制程序、具有耐大压差冲击的支承机构和多层瓷球的梳流结构,以及热耦合节能的三塔精馏结构等多项技术。

1983年,四川空分为胜利油田开发设计了50万m3/d天然气深冷分离设备。该设备采用带预冷的透平膨胀机工艺,于1985年底成功投入运行,1987年通过国家机械委和石油部组织的鉴定会,能耗为3000kJ/kg轻油,丙烷收率为86%,连续运行周期为9000h,具有良好的可操作性。其丙烷收率、能耗及连续运行周期均优于同期的国外引进设备。1988年,该设备获国家科学技术进步奖二等奖,此后该型号设备有4套在油田投运。1991年,50万m3/d天然气深冷分离设备获国家质量金奖。

四川空分开发了5万~100万m3/d的天然气深冷分离设备产品系列,提供各油田20余套,并出口到南亚国家。20世纪90年代中期以后,胜利油田、大港油田及华北油田的设计院开始该类装置的设计和自行设备成套,而从四川空分采购板翅式换热器和透平膨胀机-增压机组。

随着天然气产业的迅速崛起,天然气液化装置所占行业比重正不断加大,以四川空分为代表的气体分离设备制造业在液化天然气产业中取得了丰硕的成果。四川空分是较早进军该领域的国内企业,产品范围从大型天然气液化装置、大型LNG贮槽到橇装式LNG液化装置、LNG槽车、LNG车用气瓶、LNG汽车加液站等;从原来的液化能力为5万~30万m3/d,发展到了500万m3/d;工艺技术从氮膨胀制冷流程、带预冷的N2-CH4混合工质膨胀制冷液化流程,发展到混合冷剂制冷液化流程、丙烷预冷混合冷剂制冷液化流程等多种形式。

四川空分经过多年努力,完成了混合冷剂天然气液化工艺技术、天然气液化装备集成技术、天然气液化冷箱集成技术、高压大单元钎焊工艺技术的研究,开发出C3MR丙烷预冷混合冷剂液化工艺和SMR二级、三级节流液化工艺,取得了多项专利技术,相继成功开发出15万~200万m3/d的LNG设备,相继提供用户28套(含天然气液化设备、煤层气及焦炉气液化设备),技术水平处于国内领先地位。

2008—2010年,在国家能源局和中国机械工业联合会的组织和支持下,为中海油伊朗项目研发了260万t/年LNG生产线工艺技术,开发出丙烷预冷的混合冷剂液化工艺专利技术和大型板翅式换热器冷箱技术,突破了多项关键技术,其基本设计文件经某国外知名工程公司的复核,得到了认可和高度评价。该项目虽因国外合作协议未签订而未能实施,但它是后来国内LNG装置开发的坚实基础。

2011年,四川空分承接的新圣60万m3/d天然气液化装置一次投运成功。该装置实现了所有设备国产化,为国内首次采用低温洗涤脱重烃、单混合冷剂三级节流工艺。其液化能耗为0.358kW·h/m3,不仅能耗低,且成功地解决设备、管路冻堵的难题,连续运转周期大于8000h。

2010年,四川空分承接的安塞200万m3/d天然气液化装置液化冷箱设备,采用了国内首创的高压大截面超长板翅式换热器单元(1.3m×2.2m×8.8m)。2012年,该设备一次开车成功,满足技术性能要求。

2012年,四川空分投资建设了兴圣200万m3/d天然气液化装置,是当时国内单套规模最大设备全国产化的天然气液化装置,其性能指标达到了当时国际先进水平。

2014年,四川空分承接的泰安260万m3/d天然气液化装置液化冷箱设备,采用了国内首创的LNG整体冷箱集成技术。该项目是国家重大装备国产化项目之一,2015年一次开车成功。

虽然这些装置在国际天然气液化行业仍属中等规模,但它们是我国中大型天然气液化装置从无到有的首创,是自主创新、掌握工艺技术、实现全部机组国产化的典范,为天然气液化工业的技术进步做出了贡献。(www.daowen.com)

液化天然气产业是近些年蓬勃发展产业之一,行业中以四川空分、成都深冷、杭州福斯达、哈深冷为代表,生产制造日处理量为10万~260万m3的天然气液化装置和大型LNG贮槽、贮罐、槽车、汽化器等,液化天然气类产品的产值占行业总产值的比例从2010年的不到10%提高到了30%左右。中集安瑞科、圣达因、查特等一些非气体分离产业的制造企业也纷纷加入液化天然气装备的生产制造。

四川空分研发的煤制甲醇合成气深冷分离回收LNG技术,为煤化工合成气CH4回收提取提供了新途径和方法。

2009年9月,在云南煤化解化清洁能源开发公司的中试装置处理量1850m3/h取得成功的基础上,2011年,四川空分为云南先锋化工开发处理量为18.6万m3/h的分离装置,采用混合冷剂和氨循环制冷工艺,比氮膨胀机制冷工艺能耗降低5%~8%,2013年12月成功投产。四川空分提供新疆新业能源的20.3万m3/h的分离装置于2015年成功投产。

对于大型成套乙烯液化分离技术及其成套工艺设备(简称乙烯冷箱),杭氧集团通过自主研发,攻克了多组分、高压4.0~8.0MPa铝制板翅式换热器的设计计算、制造等难关。自2000年以来,杭氧集团研制的等级已从60万t/年乙烯冷箱发展到茂名石化、天津石化、镇海炼化等用的100万t/年乙烯冷箱,以及上海赛科用的120万t/年乙烯冷箱,其中120万t/年乙烯冷箱是国内目前最大级别的乙烯装置。该装置的性能指标和技术水平都达到了同类产品的国际先进水平。

此外,杭氧集团还在丙烷脱氢制丙烯中低温分离技术的研究及其成套工艺设备,合成气中CH4、CO、H2低温分离技术的研究及其成套工艺设备,甲醇制取低碳烯烃(MTO)中低温液化技术的研究及其成套工艺设备,合成氨中低温液氮洗成套分离技术的研究及其成套工艺设备等石化行业的工艺装备技术研发上实现突破,取得了业绩,技术水平达到了同类产品的国际水平。图6-4所示为阳煤寿阳40万t/年煤制乙二醇项目CO、H2深冷分离装置(一期)。

6-4 阳煤寿阳40t/年煤制乙二醇项目CO、H2深冷分离装置(一期)

2004—2014年,杭氧集团研制完成30万~40万t/年的合成氨装置配套液氮洗装置,共有21套投入运行;2012—2015年,研制完成60万~180万t/年的甲醇制烯烃DMTO联合装置,共有6套投入运行;2012—2015年,研制完成一氧化氮氢气分离装置,共有3套投入运行。

2015年,杭氧集团为烟台万华集团75万t/年丙烷脱氢制丙烯项目设计制造了关键的冷箱分离装置(包括板翅式换热器、氢气膨胀机、低温液体泵、低温调节阀等),成套装置运行稳定。

杭州中泰深冷在能源化工领域的深冷技术开发也取得了一些成绩。

开封黄河空分在生物天然气新能源领域中,开发了4万m3/d沼气分离纯化工程,并于2012年12月31日一次调试开车成功。产品气指标:甲烷纯度>97%(体积分数),二氧化碳含量<1.5%(体积分数),氮气含量<1.5%(体积分数),硫化氢含量≤15mg/m3;各项指标均达到设计要求,并符合国家相关标准。

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