1引 言
當(dāng)今，世界科技與經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)氧、氮、氬的需求急增，用量越來越大，也就促使空分設(shè)備(制氧機(jī))越造越大。現(xiàn)國外空分設(shè)備特點(diǎn)是：巨型化、填料塔、無氫制氬、內(nèi)壓縮、氣液并產(chǎn)、高自動(dòng)化、高可靠、低能耗、長周期等。投運(yùn)的最大空分設(shè)備是：法國液化空氣公司的3200t/d O2(2002年3月已拿到3550t/d O2的訂單)；美國空氣制品與化學(xué)品公司的3100t/dO2；德國林德公司的335000m3/hN2(一處4臺(tái))；美國普萊克斯實(shí)用氣體有限公司的1700t/dO2；英國氧氣公司的2400t/dO2；德國梅塞爾集團(tuán)的1700t/ dO2；俄羅斯深冷機(jī)械公司(前蘇聯(lián))的70000m3/ hO2等。投運(yùn)的最大制氧站是南非煤-油-氣公司，＞100萬m3/hO2；最大制氮站是墨西哥坎塔雷爾，134萬m3/hN2?，F(xiàn)國外大型空分設(shè)備，氧提取率＞99%(達(dá)到99.8%)，氬提取率(膨脹空氣進(jìn)下塔)可達(dá)92%～94%，能耗＜0.565kWh/m3O2(包括壓氧，＜3Mpa）。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國空分設(shè)備制造業(yè)從1999年下半年開始，走出低谷，三年來行業(yè)形勢(shì)一直趨好，杭州制氧機(jī)集團(tuán)有限公司、開封空分集團(tuán)有限公司、四川空分設(shè)備集團(tuán)有限公司訂貨均出現(xiàn)歷史新高，鋼鐵、石化、化肥等工業(yè)均競上新的大型空分設(shè)備。在此形勢(shì)下，筆者近年常接到行業(yè)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與同仁的問詢；國外大型制氧機(jī)發(fā)展情況如何?最大到多大?總不能老是以老的信息相告問詢者。為此，筆者前段時(shí)間向國外有關(guān)空分設(shè)備公司駐華辦事處的老朋友作了寫信與電話的調(diào)查問詢，得到了他們的大力支持。有些回復(fù)資料經(jīng)老同事翻譯后已在氣體總網(wǎng)網(wǎng)訊《氣體分離動(dòng)態(tài)》上絡(luò)續(xù)登出?，F(xiàn)結(jié)合筆者長期從事《深冷技術(shù)》主編工作與行業(yè)情報(bào)工作所搜集累積的信息，一 并作一匯總，供行業(yè)同仁參考供領(lǐng)導(dǎo)參閱。
1903年，德國林德發(fā)明世界上第一臺(tái)10m3/h制氧機(jī)，到明年(2003年)正好100周年，謹(jǐn)亦以此文作為紀(jì)念。
2 國外各大空分設(shè)備公司的發(fā)展情況
2.1 法國液化空氣公司
法國液化空氣公司(以下簡稱法液空或L′air)建于1902年(克勞特發(fā)明活塞式膨脹機(jī)，建立 “克勞特液化循環(huán)”之年)。1910年制成第一臺(tái)中壓帶膨脹機(jī)的10m3/h制氧機(jī)，開始生產(chǎn)空分設(shè)備。1917年制成125m3/h制氧機(jī)。1925年法液空在意大利建成世界上第一家以管道來供應(yīng)氧氣。1945年制成800m3/hO2、3300m3/hN2同時(shí)制取的空分設(shè)備。1957年制造10750m3/h空分設(shè)備。隨后法液空制造過16250、20800、25900、43700、50400、66900 、74000等m3/h大型空分設(shè)備。
法液空設(shè)計(jì)制造的大型空分設(shè)備最集中的為供南非的Sasol Secunda公司，這家以煤轉(zhuǎn)化生產(chǎn)合成燃料的煤-油-氣公司，就建有法液空提供的66900m3/h、98.5%O2的空分設(shè)備12套；第一期工程，1977年供6套；第二期工程，1979年供5套，1981年又供1套；其氧、氮產(chǎn)量與純度為：氧669000m3/h、98.5%O2，氮21600m3/h、＜100×10-6 O2。后又上74000m3/h空分設(shè)備1套。這樣共為13套，1998年ICCR會(huì)論文集、BOC專家 文也為13套。但法液空樣本介紹為14套。
據(jù)《國際低溫氣體》2002年第5期和法液空公司通訊2002年3月19日?qǐng)?bào)道，法液空又從南非SASOL手中拿到3350t/d(約10366m3/h)空分設(shè)備的訂單，計(jì)劃2003年底開車，這就意味著法液空將建造世界上最大的空分設(shè)備。該特大型空分設(shè)備將安裝在南非Sasol Secunda公司下屬的石化聯(lián)合企業(yè)里，離南非約翰內(nèi)斯堡170公里之處。一旦此新空分設(shè)備投產(chǎn)，SASOL將成為法液空服務(wù)于這家單一用戶的世界上最大的空分設(shè)備擁有者、世界上最大的制氧站，建成后 該處的總氧產(chǎn)量將超過38500t/d(112.4萬m3/h)。法液空稱，自1980年以來，法液空已向南非SASOL Secunda提供2500t/d(73250m3/h)等級(jí)空分設(shè)備14套。第15套為3550t/d等級(jí)的特大型空分設(shè)備的建造，表明法液空有能力向世界上對(duì)氧、氮有特大需求的用戶提供設(shè)備和服務(wù)。南非SASOL合成燃料公司和法國液空公司之間的合作關(guān)系已有30多年，雙方都獲得了利益(雙贏效果)。
法液空是法國唯一生產(chǎn)空分設(shè)備的廠家，是世界上資格最老的空分設(shè)備制造公司之一，是世界第一大氣體公司。法液空2000年銷售額7289.6百萬美元，同比增長23.9%，排世界七大氣體公司之首?，F(xiàn)法液空在65個(gè)國家有130家子公司，2001年銷售額8328百萬歐元，法國境 外收入達(dá)77%。
據(jù)1993年資料，法液空在本國與世界各地已擁有450個(gè)氣體生產(chǎn)企業(yè)。在歐洲建立起世界上最大的氧、氮、氬供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，管路總長達(dá)3000公里，在法國北部以管路溝通比利時(shí)、荷蘭、 盧森堡、德國等國家。在美洲也有2300公里的供氣管網(wǎng)。那時(shí)空分設(shè)備最大生產(chǎn)能力為90000m3/h。
據(jù)1998年資料，法液空自1970年以來，已向各行業(yè)提供了1400多套空分設(shè)備，遍布140多個(gè)國家。氧產(chǎn)量大于60000m3/h的大型空分設(shè)備，法液空市場占有率達(dá)55%。
目前世界上投運(yùn)最大的空分設(shè)備為3200t/d(93440m3/h)，就是法液空制造的，已制造投運(yùn)兩套。第一套3200t/d空分設(shè)備，1998年4月投產(chǎn)，安裝于比利時(shí)安特惠普港的巴斯夫公司現(xiàn)場，其管網(wǎng)與法液空長達(dá)2600公里、從敦克爾克至鹿特丹的北歐管網(wǎng)相連。該套空分設(shè)備采用部分內(nèi)壓縮(泵壓)流程，其前端凈化器閥門直徑達(dá)ф1.6m，精餾塔分四段運(yùn)輸，每段重達(dá)140噸，采用規(guī)整填料塔。該套新空分設(shè)備由法液空歐洲氣體部投資興建，用于取代原先那套產(chǎn)量不足、效率不高的舊空分設(shè)備。法液空第二套3200t/d空分設(shè)備，2000年5月投產(chǎn)，就是取代1997年12月25日爆炸掉的在馬來西亞賓突魯殼牌石油公司中間蒸餾合成公司的19 93年投產(chǎn)的2500t/d(73000m3/h)、99.8%O2空分設(shè)備。新上3200t/d空分設(shè)備，對(duì)安全防爆作了新的設(shè)計(jì)，不再用膜式主冷，而全部采用浴式主冷，增強(qiáng)對(duì)碳?xì)浠衔锏谋O(jiān)控，增加液氧吸附過濾器。
2.2 德國林德冷凍機(jī)械制造公司
德國林德冷凍機(jī)械制造公司(以下簡稱林德公司或Linde)創(chuàng)建于1879年6月。1895年5月29日，林德利用焦耳—湯姆遜效應(yīng)制成世界上第一臺(tái)3L/h高壓空氣液化裝置，液化空氣獲得成功，并投入工業(yè)生產(chǎn)，建立了“林德節(jié)流液化循環(huán)”，隨之林德公司設(shè)立氣體液化部，開始設(shè)計(jì)和研制氣體液化和氣體分離設(shè)備。1896年，林德通過液化空氣的部分蒸發(fā)獲得氧量為50%的混合物。1900年，林德制成用氨預(yù)冷的實(shí)用化的空氣液化裝置，并在博覽會(huì)上首次展出。1902年，林德設(shè)計(jì)第一臺(tái)單級(jí)精餾的制氧機(jī)。1903年由卡爾•林德設(shè)計(jì)制成世界上第一臺(tái)工業(yè)性10m3/h制氧機(jī)，采用高壓節(jié)流單塔流程，制氧機(jī)從此誕生。1907年制成50m3/h制氧機(jī)。1911年制成80m3/h和150m3/h 制氧機(jī)。1930年試制成功第一臺(tái)工業(yè)規(guī)模林德-法蘭克爾(蓄冷器)型255m3/h、99%～99.5 %O2的制氧機(jī)。1939年制成3350m3/h、98%O2的制氧機(jī)。1947年林德公司開始開發(fā)全低壓工藝氧設(shè)備。1957年制成10000m3/h空分設(shè)備。20世紀(jì)60年代后，林德公司制造過110 00、12000、12500、20000、26000、28000、30000、37250、40000、44600、55000、70000m3/h等空分設(shè)備。
林德公司為德國BASF公司設(shè)計(jì)制造的66000m3/h空分設(shè)備，1992年2月投產(chǎn)，采用常溫分子 篩凈化流程，填料塔制取粗氬，再用加氫除氧生產(chǎn)108t/d(2527m3/h)、99.9995%高純氬 。林德公司自用的34000m3/h空分設(shè)備，1993年12月建成投產(chǎn)，采用常溫分子篩凈化流程，設(shè)有17500m3/h氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用三塔填料塔低溫精餾制取高純氬，提氬系統(tǒng)與主塔都在同一冷箱內(nèi)。林德公司提供馬來西亞石油工業(yè)的72200m3/h空分設(shè)備，1993年投產(chǎn)。
當(dāng)前世界空分設(shè)備制造業(yè)中，林德公司與法液空、美國空氣制品公司不斷互相競爭，使得空分設(shè)備的規(guī)模不斷攀升，其產(chǎn)量已從1000t/d上升到3500t/d。林德公司現(xiàn)制造得最大的制氮設(shè)備是安裝在墨西哥坎塔雷爾的33.5萬m3/h制氮設(shè)備，共4套，總氮產(chǎn)量為134萬m3/h，已于2000年9月試運(yùn)轉(zhuǎn)投產(chǎn)，氮?dú)獗粔嚎s到120bar，經(jīng)過海底管道送到80公里外的海上油田與墨西哥GULF油田， 用于注氮強(qiáng)化采油。這個(gè)工程項(xiàng)目是墨西哥國際石油集團(tuán)與英國BOC、日本丸紅株式會(huì)社、加拿大西海岸能源公司、德國林德公司以及ICA Fiuor Daniel公司共同簽約的為期15年的氮?dú)夤?yīng)合同，項(xiàng)目建設(shè)總投資近10億美元，其中BOC30%、丸紅30%、加拿大20%、林德10%、ICA 10%。林德公司負(fù)責(zé)制氮裝置，ICA負(fù)責(zé)工程基本設(shè)施、發(fā)電廠和通到油井的管路，BOC和加拿大公司負(fù)責(zé)合同期內(nèi)的操作與維護(hù)，日本丸紅負(fù)責(zé)整個(gè)項(xiàng)目的財(cái)務(wù)管理。整個(gè)供氮聯(lián)合體由三大部分組成：功率為550MW的發(fā)電廠、氮?dú)馍a(chǎn)裝置及氮?dú)夤┹敼芫€。每個(gè)冷箱內(nèi)的精餾塔有并列的兩臺(tái)，塔的直徑為ф4.9m，內(nèi)裝74塊篩孔塔板。這套特大型氮設(shè)備，加工空氣量為50萬m3/h，它相當(dāng)于3500t/d制氧設(shè)備和10000t/d制氮設(shè)備的加工空氣量。所以林德公司也稱世界上空分設(shè)備它造得最大，在圖上就標(biāo)到實(shí)線的最頂端。
2.3 美國空氣制品與化學(xué)品公司
美國空氣制品與化學(xué)品公司(以下簡稱APCI)創(chuàng)建于1939年。1941年制造出第一臺(tái)空分設(shè)備 。1961年制成10500m3/h空分設(shè)備。1964年制成25000m3/h空分設(shè)備。另外還制造過3000 0、33500、35000、48000m3/h等空分設(shè)備。APCI提供菲利普石油公司北海埃科菲斯克油田的一套22萬m3/h特大型制氮設(shè)備，首次將大空分設(shè)備安裝在近海采油平臺(tái)上，于1992年底投入使用。
APCI供南菲SASOL化工公司(SCI)的2100t/d空分設(shè)備，由APCI英國公司設(shè)計(jì)、制造、施工、 建設(shè)、調(diào)試，于1998年4月交付使用，由美國空氣制品南非公司(APSAP)提供操作技術(shù)，并在15年內(nèi)負(fù)責(zé)室內(nèi)設(shè)備和機(jī)器的維修。該項(xiàng)目包括一套2100t/d空分設(shè)備和20公里輸氣管線。1 996年簽約，金額為7000萬美元。產(chǎn)量為：氧2100t/d(61320m3/h)、氮1440t/d(47952m3/h)、氬50t/d(1170m3/h)及70t/d液氮。APCI最大的空分設(shè)備為供荷蘭鹿特丹殼牌石油公司的3100t/d(90520m3/h)空分設(shè)備(APCI資料稱為3250t/d)，已于1997年投產(chǎn)，其加工空氣量為45萬m3/h，可同時(shí)生產(chǎn)90520m3/hO2、216450m3/hN2、450t/d液態(tài)產(chǎn)品和2878m3/hAr。
APCI公司1989～2003年制氧量為1500t/d以上空分設(shè)備有14套業(yè)績。這些大型空分設(shè)備分布在歐洲的荷蘭、德國及美國、南非、沙特、中國等。
APCI2000年銷售為5467百萬美元，同比增長9%；2001銷售額5717百萬美元，同比增長5%。
2.4 美國普萊克斯實(shí)用氣體有限公司
美國普萊克斯實(shí)用氣體有限公司(以下簡稱普萊克斯或Praxair)的前身是美國聯(lián)碳工業(yè)氣體公司(UCIG)，是美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)的三大分公司之一。1991年12月16日美國聯(lián)合碳化物公司宣布，將公司分成兩個(gè)獨(dú)立自主的公司一個(gè)仍名為美國聯(lián)合碳化物公司，主要從事 化學(xué)品與塑料生產(chǎn)；另一個(gè)定名為美國普萊克斯實(shí)用氣體有限公司，主要從事工業(yè)氣體生產(chǎn)與銷售，擁有15000t/d容量的氣體生產(chǎn)能力，約占美國工業(yè)氣體產(chǎn)量的31%，是北美洲和南美洲最大的工業(yè)氣體生產(chǎn)商，也是全球最大的工業(yè)氣體生產(chǎn)商之一，2000年銷售額為5043百萬美元，同比增長8.7%。
因?yàn)槠杖R克斯前身是美國聯(lián)碳工業(yè)氣體公司，所以普萊克斯自稱有近百年歷史。那是1907年德國林德公司制成50m3/h制氧機(jī)后，在美國建立林德空氣制品公司，即為美國聯(lián)合碳化物公司林德分公司，這是美國生產(chǎn)低溫設(shè)備的第一家公司。1976投產(chǎn)2000t/d(58400m3/h)空分設(shè)備。
美國普萊克斯至今最大的空分設(shè)備是2700t/d。1996年第一套裝于印度Jindal鋼鐵公司，1999年又生產(chǎn)兩套，一套仍在印度Jindal鋼廠，另一套在美國特拉華州，提供煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā) 電(IGCC)用，即氧氣-煤氣化站-燃汽輪機(jī)-發(fā)電，這種綜合利用空分設(shè)備，可省能耗30%左右 ，很有發(fā)展前途。普萊克斯2700t/d空分設(shè)備，采用雙泵內(nèi)壓縮流程，即氧氮都有低溫液體 泵內(nèi)壓縮，裝置可作半負(fù)荷(50%)長期運(yùn)行。主要技術(shù)參數(shù)如下；氣氧67500m3/h、99.5% O2、11.4bar;液氧4500m3/h、99.5% O2；氣氮22500m3/h、＜5×10-6O2 、26.7bar；液氮670m3/h、＜5×10-6 O2；液氮2310m3/h、＜2×10-6O2、＜2×10-6N2。
2.5 英國氧氣公司(英國BOC集團(tuán))
英國氧氣公司(以下簡稱BOC)1886年1月26日創(chuàng)立，原名布賴恩斯氧氣公司(取自創(chuàng)始人布賴恩期兩兄弟之名，也有叫布林氧氣公司，當(dāng)時(shí)用氧化鋇-過氧化鋇可逆反應(yīng)制氧)，1906年改名英國氧氣公司，1960年改名為BOC，1982年3月1日起更名為BOC集團(tuán)公司。BOC 1940年建造第一臺(tái)4m3/h制氧機(jī)，1956年開始制造500m3/h以上空分設(shè)備，1958年制造出6000m3/h空分設(shè)備，1966年制造出20000m3/h空分設(shè)備，1970年制造出同時(shí)提取粗氬 、氖、氦、氪的25000m3/h空分設(shè)備，1979年為英國鋼鐵公提供了一套38480m3/h空分設(shè) 備。至1993年，BOC最大空分設(shè)備為2200t/d。
英國BOC集團(tuán)BOC工藝設(shè)備公司已有80多年歷史，從事空分設(shè)備等的設(shè)計(jì)制造。自1995年以來 ，已先后制造和投產(chǎn)多套大中型空分設(shè)備，如；美國匹茨堡Weirton鋼鐵公司的1600t/d空分設(shè)備；美國賓州美國鋼鐵公司的2200t/d空分設(shè)備；南非氧氣公司的700t/d空分設(shè)備；挪威Statoil的1100t/d空分設(shè)備；印度Dolvi 1250t/d空分設(shè)備和Tata鋼鐵公司的1051t/d空分設(shè)備；英國鋼鐵公司的1800t/d空分設(shè)備；泰國曼谷的1300t/d空分設(shè)備；英國威爾士的1098t/ d空分設(shè)備；波蘭ZAK的1340t/d空分設(shè)備；印尼Grosik鋼廠的1090t/d空分設(shè)備等。別有資料報(bào)道，英國BOC公司有一套2400t/d(67680m3/h)空分設(shè)備在美國運(yùn)轉(zhuǎn)，那是BOC最大的空分設(shè)備了。
這里順便提及一下：1999年曾傳得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的美國APCI和法液空聯(lián)合收購英國BOC事,后來失效，BOC則從美法聯(lián)合收購失敗中，反思自己，吸取教訓(xùn)，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行重組，調(diào)整了組織機(jī)構(gòu)和經(jīng)營戰(zhàn)略，開始重視把市場擴(kuò)大，加大了擴(kuò)張速度和企業(yè)宣傳力度。經(jīng)過一年多的重整旗 鼓，現(xiàn)在BOC不僅重新站在了世界工業(yè)氣體生產(chǎn)商的前列，而且擴(kuò)張能力和再發(fā)展?jié)摿Χ即蟠筇岣?。在全球?jīng)濟(jì)不景氣的情況下仍然取得了2001年銷售收入61億美元的好業(yè)績。
2.6 德國梅塞爾公司
德國梅塞爾公司(MESSER，簡稱MG)在60年代前也生產(chǎn)過空分設(shè)備，以后主要從事銷售氧氮等工業(yè)氣體。MG制造的最大空分設(shè)備為1700t/d(～5000m3/h)，投資5600萬馬克，安裝在德 國奧貝赫森，產(chǎn)品為氧50000m3/h、氮70000m3/h、氬1800m3/h，以及其它稀有氣體，1998年2月安裝，塔高70m，直徑4.5m，1998年秋投產(chǎn)。
2001年3月，梅塞爾集團(tuán)的股東變更落定，赫司特/安萬特公司將持有的梅塞爾67%股份轉(zhuǎn)讓給安聯(lián)投資和高盛基金，出售價(jià)格約為15億～16億歐元(13.6億～14.5億美元)，包括債務(wù) ，比希望的19億歐元要低，這是歐洲最大的私人股本交易，其余33%股份仍由始創(chuàng)人HANS ME SSER家屬持有。股權(quán)雖然變更，但梅塞爾氣體業(yè)務(wù)仍繼續(xù)正常開展。
梅塞爾的氣體市場份額是：在德國約占30%，占整個(gè)歐洲市場的17%，在美國約占3%～4%，其中美國東北部約為10%。MG 1999年凈銷售額為3436百萬馬克。
2.7 俄羅斯深冷機(jī)械公司
俄羅斯深冷機(jī)械公司(JSC)始建于1945年。追溯到1932年，莫斯科第一氣焊廠制成蘇聯(lián)第一 臺(tái)100m3/h制氧機(jī)，當(dāng)年接赫曼提出將部分膨脹空氣直接送入上塔參加精餾。挖潛上塔潛力，即為有名的“拉赫曼原理”。1940年，蓋爾士(《深度冷凍》—書作者)獲得蘇聯(lián)第一份低壓流程制取液氧方法的發(fā)明證書(專利)。1939年，卡皮查發(fā)明高效率(＞80%)徑流向心反動(dòng)式透平膨脹機(jī)，開始研究全低壓空分設(shè)備。1943年，蘇聯(lián)成立制氧工業(yè)管理局，局長為卡皮查。1944年出版《氧氣》雜志。1946年，蘇聯(lián)成立“全蘇制氧機(jī)研究院”(院長是卡皮查)和“國立氧氣設(shè)計(jì)院”。1951年，蘇聯(lián)БP-1型大型低壓制氧機(jī)投產(chǎn)，氧產(chǎn)量12500m3/h、純度95%，另有500m3/h、99.2%O2(為1948年開始研究設(shè)計(jì))。1959年，蘇聯(lián)開始研究 БP-2型制氧 機(jī)工藝流程，技術(shù)參數(shù)為：35000m3/h、95%～98%O2，8000m3/h、99.2% O2，3000m3/h、99.98%N2，1300m3/a Ke,1962年制造，1963年在亞速夫鋼廠投運(yùn)。1978年，制 成KT-70型高爐制氧機(jī)，產(chǎn)量為66000m3/h、純度95%O2，另產(chǎn)3500kg/h液氧(供高峰時(shí) 用)，此即為前蘇聯(lián)號(hào)稱的當(dāng)時(shí)世界最大的70000m3/h制氧機(jī)。前蘇聯(lián)KT系列空分設(shè)備，生產(chǎn)最大到76200m3/h，并聲稱已設(shè)計(jì)了109000m3/h和162000m3/h空分設(shè)備，但未生 產(chǎn)。1992年，前蘇聯(lián)按訂貨生產(chǎn)的大型空分設(shè)備有10套。
2.8 日本氧氣公司
日本氧氣公司(酸素)創(chuàng)建于1910年。1934年制成日本第一臺(tái)HC型40m3/h制氧機(jī)。1935年制成艦載移動(dòng)式15及30m3/h制氧機(jī)。1936年制造200m3/h制氧機(jī)。1945年制造林德-法蘭克爾型(蓄冷器型)3000m3/h空分設(shè)備。1976年已可接受60000m3/h空分設(shè)備訂貨。1992年已能生產(chǎn)70000m3/h大型空分設(shè)備。日本酸素制造過12100(1965年)、25800、32000、35000等m3/h空分設(shè)備。日本氧氣公司是世界八大氣體公司之一，1999年排行第8位，年銷售額1 2.8億美元。
2.9 日本日立制作所
日本日立制作所創(chuàng)建于1910年，1950年開始試制空分設(shè)備，1958年生產(chǎn)出日本當(dāng)時(shí)最大的4500m3/h空分設(shè)備。1959年生產(chǎn)出10000m3/h、1967年生產(chǎn)出15000m3/h、1969年生產(chǎn)出 20000m3/h、1971年生產(chǎn)出30000m3/h、1974年生產(chǎn)出47000m3/h(90%O2)等空分設(shè)備 。日立提氬設(shè)備，配30000m3/h空分設(shè)備為750m3/h。
2.10 日本神戶制鋼所
日本神戶制鋼所創(chuàng)建于1911年6月，1934年試制第一臺(tái)5L/h移動(dòng)式液氧設(shè)備。1936年 制成日本第一臺(tái)2000m3/h工藝氧設(shè)備。1950年制成3000m3/h全低壓空分設(shè)備。1960年 制造10000m3/h、99.6% O2 及10000m3/h、99.99%N2的雙高純度全低壓空分設(shè)備。1970年制成21000m3/h空分設(shè)備。1972年制造30000m3/h空分設(shè)備。1976年，神鋼在日本加古川鋼鐵廠30000m3/h空分設(shè)備上采用一臺(tái)16位微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行空分控制操作，使設(shè)備利用率由86%改善到96%～97%，節(jié)約了10%的氧氣能耗。這是世界上第一套用電子計(jì)算機(jī)全自動(dòng)控制的空分設(shè)備。電腦系統(tǒng)1971年開始研制，1976年6月建成。神鋼1976年接受35000m3/h(附700m3/h液氧)空分設(shè)備的訂單。
3 國外公司空分設(shè)備發(fā)展的特色與啟示
3.1 三足鼎立，競爭發(fā)展
當(dāng)今世界，三大氣體公司——法液空、APCI、林德已形成“三足鼎立”局面，均造出了超大型空分設(shè)備，顯示了各自的先進(jìn)科技與強(qiáng)大實(shí)力。法液空一直以來牢牢地坐在世界八大氣體公 司排名的第一把交椅上。美國APCI近年努力追趕，排名上升。美國《商業(yè)周刊》公布2001年全球排名1000強(qiáng)的各大公司，氣體行業(yè)中被列入的只有4家：法液空排名第379位，APCI排名第476位，普萊克斯排名598位，BOC排名646位。因而APCI股票上升，經(jīng)濟(jì)效益快速增長，進(jìn)入世界500強(qiáng)，從而超過BOC和Praxair,成為世界第二大氣體公司，僅名列法液空之后。林德公司穩(wěn)步發(fā)展，收購了瑞典AGA公司(38億美元)，已制造出相當(dāng)于3500t/d制氧機(jī)的33.5萬m3/h的制氮機(jī)，即用于墨西哥注氮強(qiáng)化采油的4臺(tái)制氮機(jī)。林德公司在沙特與伊朗亦競上用于石油化工大型空分設(shè)備(2002年3月簽約：沙特3400t/d，伊朗2×1700t/d)。
Praxair、BOC、MG也在努力攀上，對(duì)中國的活動(dòng)不減，投資仍在繼續(xù)，拓展競爭之勢(shì)可謂第 二梯隊(duì)的“三足鼎立”。而日本的三家(酸素、日立、神鋼)，在中國似乎沒有聲息了。世界八大氣體公司銷售額排名，1999年：①法液空，②BOC，③普萊克斯，④APCI，⑤AGA，⑥林 德，⑦梅塞爾，⑧酸素?，F(xiàn)在排名已起變化，AGA被林德收購了，八家已成七家；APCI排名 上升了，林德也移前?！灰偁幋嬖冢艜?huì)有不斷的發(fā)展!
3.2 創(chuàng)新——發(fā)展的動(dòng)力、生命的活力
可以說，空分設(shè)備是在不斷創(chuàng)新中發(fā)展壯大、開拓前進(jìn)的，各公司的歷史業(yè)績已鑄就了空分設(shè)備的古往今來：
1903年，德國林德利用焦-湯效應(yīng)，采用高壓節(jié)流技術(shù)，發(fā)明了世界第一臺(tái)10m3/h制氧機(jī)開創(chuàng)了世界工業(yè)制氧機(jī)的歷史!1906年，德國海蘭特用一臺(tái)高壓(20MPa)膨脹機(jī)來液化空氣和 生產(chǎn)液氧，獲得成功，建立了“海蘭特液化循環(huán)”?！昂Ｌm特高壓液化循環(huán)”是1902年法國克勞特發(fā)明活塞式膨脹機(jī)、在一臺(tái)中壓(5MPa)帶膨脹的裝置中液化空氣所建立的“克勞特中壓液化循環(huán)”的一個(gè)特例。“克勞特中壓液化循環(huán)”，改善了林德的“林德高壓節(jié)流液化循 環(huán)”，是空氣液化的一大進(jìn)步。1924年，德國法蘭克爾提出在中大型空分設(shè)備上采用金屬填料的蓄冷器，來代替熱交換器，成為大規(guī)模氣體液化與分離方面的一個(gè)重要進(jìn)展。1930年，前蘇聯(lián)拉赫曼提出了將部分膨脹空氣進(jìn)上塔參與精餾、挖掘上塔潛力的“接赫曼原理”已延用至今。1932年，林德公司在林德-法蘭克爾型制氧機(jī)上首次采用軸流單級(jí)沖動(dòng)式透平膨脹機(jī)，由于采用了蓄冷器和透平膨脹機(jī)，使空分設(shè)備向更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。1939年，前蘇聯(lián)卡皮查發(fā)明高效率(80%以上)徑流向心反動(dòng)式透平膨脹機(jī)，開始研究全低壓空分設(shè)備，卡皮查低壓循環(huán)成為大型全低壓空分設(shè)備發(fā)展的基礎(chǔ)。1940年，林德公司提出采用兩種空氣壓力( 低壓、高壓)、帶透平膨脹機(jī)和海蘭特液化循環(huán)、膨脹空氣進(jìn)上塔的空分設(shè)備，也就是以前我們常說的高低壓流程制氧機(jī)。1950年，各國開始發(fā)展大型全低壓空分設(shè)備，40年代末美國發(fā)明切換式換熱器并用于空分設(shè)備上。1956年，美國聯(lián)碳公司林德分公司在高壓空分設(shè)備上采用分子篩純化器凈化空氣。1972年，美國聯(lián)碳公司開始采用沸騰側(cè)管子表面為多孔涂層、冷凝側(cè)管子周圍刻槽或波紋、傳熱系數(shù)比光管大10倍以上的新型空分主冷凝器結(jié)構(gòu)，后用于兩臺(tái)2000t/d空分設(shè)備的主冷凝器上，這就是我國后來亦開發(fā)應(yīng)用的多孔管冷凝器。1976年，日本神鋼在30000m3/h制氧機(jī)上采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，這是世界上第一套用電子計(jì)算機(jī)全自動(dòng) 控制的空分設(shè)備，其電腦系統(tǒng)經(jīng)歷5年開拓才一鳴驚人，當(dāng)即全面推廣，世界采用。20世紀(jì)7 0年代，蘇爾壽公司規(guī)整填料成功應(yīng)用于空分精餾塔，取代傳統(tǒng)的篩板塔。爾后，法液空亦開發(fā)出擁有自己專利技術(shù)的規(guī)整填料，使法液空空分塔具有了自己的特色。新型規(guī)整填料，壓降小，分離效率高，節(jié)能(理論上可節(jié)能約8%，實(shí)際運(yùn)行約4%～5%)，可減小塔徑，液體滯流量少，操作彈性大，適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品提取率高。蘇爾壽70年代專利規(guī)整填料問世，隨后國 外專家就預(yù)言：“十年后采用規(guī)整填料將 成為蒸餾操作唯一可取的途徑”，事實(shí)就正是如此?，F(xiàn)國內(nèi)外大型空分設(shè)備已都用規(guī)整填料 取代傳統(tǒng)的篩孔塔板，也因其所具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，加氫除氧制氬也被規(guī)整填料全精餾無氫制 氬所取代。
1980年，林德公司召開第四屆空分設(shè)備學(xué)術(shù)會(huì)議，會(huì)上示出同時(shí)使用蓄冷器和分子篩吸附器的3500t/d(約10萬m3/h)空分流程，說制造不成問題。其后，國外開發(fā)出分子篩凈化帶增壓透平膨脹機(jī)的空分流程。流程上創(chuàng)新，部機(jī)與設(shè)備上也創(chuàng)新?！叭龣C(jī)一泵”(空壓機(jī)、膨脹機(jī)、氧壓機(jī)、低溫泵)高效化，塔器高效化。美國APCI變壓解吸技術(shù)(無熱再生)作為專利 技術(shù)應(yīng)用于空分設(shè)備的分子篩凈化系統(tǒng)中，由于不需加熱，可節(jié)能2%～3%。德國林德公司的水冷塔蒸發(fā)降溫技術(shù)，成功應(yīng)用于空分設(shè)備的空冷系統(tǒng)，使水在水冷卻塔中的溫降可達(dá)15℃ ，省去了冷水機(jī)組，可節(jié)能1%～2%。動(dòng)的部機(jī)、靜的設(shè)備的各種改進(jìn)，實(shí)質(zhì)都是為了節(jié)能降耗、安全可靠、長周期運(yùn)行，使空分設(shè)備一代比一代進(jìn)步，促成了現(xiàn)代空分的先進(jìn)性!創(chuàng)新，也就成為空分設(shè)備發(fā)展的動(dòng)力!
3.3 科技與實(shí)力——競爭的條件
法液空、APCI、林德現(xiàn)“三足鼎立”競爭發(fā)展，靠的就是先進(jìn)科技與強(qiáng)大實(shí)力!法液空與APCI曾擬以112億美元(AP59億、AL53億)聯(lián)合收購BOC，但未被美國批準(zhǔn)(反壟斷)。APCI從中損失6.9億美元，但似乎未損毫毛，反進(jìn)入了全球500強(qiáng)。因?yàn)锳PCI收購BOC失敗后，采取了降低在全球各地公司的成本，減少管理費(fèi)用，合理化歐洲三家工廠，增加工業(yè)利潤，……結(jié)果 2000年三季度氣體利潤增加了21%。而在科技方面，APCI就致力開發(fā)最新技術(shù)應(yīng)用于大型空分設(shè)備，如提供寶鋼的72000m3/h空分設(shè)備，其中12000m3/h是APCI自己投資追加的，它集中了填料塔、全精餾制氧、液氧內(nèi)升壓、主冷膜式蒸發(fā)器、分子篩PSA前端凈化、負(fù)荷跟蹤調(diào)節(jié)等六大世界上最新技術(shù)成果，除膜式主冷之外，都顯示出了先進(jìn)科技的效果。
由于國外大氣體公司經(jīng)濟(jì)實(shí)力濃厚，就具備以大型空分設(shè)備向外投資的條件，開展租賃經(jīng) 營。法液空這方面做得較多，裝在BASF公司的第一套3200t/d空分設(shè)備，就是法液空歐洲氣體部投資興建的。法液空開發(fā)不用膨脹機(jī)、灌液啟動(dòng)的空分設(shè)備，在一次網(wǎng)會(huì)上宣告，筆者會(huì)下問老外，說是法液空的“秘密武器”，具體不能相告。這是近十年前的事，今天也并不稀奇了。法液空在收購BOC業(yè)務(wù)中，不但沒有虧損，相反地由于有利外匯價(jià)而有盈利。
普萊克斯近年亦不斷向外投資擴(kuò)張，也顯示實(shí)力，1988年進(jìn)入中國市場至今投資已超過1.2 億美元，廣東韶關(guān)鋼鐵公司的23500m3/h空分設(shè)備，2001年5月投產(chǎn)，總投資2960萬美元，普萊克斯投資50%。普萊克斯提供我國的大型變壓吸附制氧設(shè)備，大都是以租賃方式投資的 。
3.4 自強(qiáng)、重整，在困境中持續(xù)發(fā)展
任何事物發(fā)展都不是一帆風(fēng)順的，世界各大氣體公司也一樣，都受到政治風(fēng)暴與經(jīng)濟(jì)危機(jī)的沖擊。近年，BOC與MG就經(jīng)受了被收購與轉(zhuǎn)股的沖擊，但他們自強(qiáng)不息，事后重整旗鼓，繼 續(xù)向前了。知恥而后勇，BOC在被法液空、APCI收購失效后，BOC決策層正視自己的不足，吸取教訓(xùn)，鞭策自己，發(fā)奮圖強(qiáng)，對(duì)公司業(yè)務(wù)進(jìn)行了重組，調(diào)整組織機(jī)構(gòu)，改變經(jīng)營方式…… 在全球經(jīng)濟(jì)不景氣的景況下依然取得年銷售收入61億美元的好成績。
BOC近年來在中國經(jīng)營仍然活躍。2002年6月28日，南京揚(yáng)子石化比歐西氣體有限責(zé)任公司(BYC)成立暨揭牌儀式在北京舉行。這是英國BOC集團(tuán)公司與南京揚(yáng)子石化有限公司各出資50% 成立的公司，總投資7.73億元人民幣，是BOC迄今為止在華最大的投資項(xiàng)目。新公司將新建一套38500m3/h空分設(shè)備，并收購揚(yáng)子石化現(xiàn)有的三套空分設(shè)備，即杭氧的“10000”兩套 ，普萊克斯的“20000”一套。要新建的“38500”，BOC自己不制造，在招標(biāo)中被林德中標(biāo) ，BOC自己只作資本投資。BOC的近年之路，對(duì)我們的企業(yè)在處于置之死地而后生，要繼續(xù)生存發(fā)展來說，是很有啟迪的。
再就是梅塞爾(MG)，原屬赫司特集團(tuán)，前紛傳大股東要把MG賣掉，在67%股權(quán)轉(zhuǎn)賣后，MG以自己33%股份重整開拓，繼續(xù)在中國開展業(yè)務(wù)。
3.5 更新?lián)Q代，與時(shí)俱進(jìn)
國外大氣體公司注重對(duì)自己產(chǎn)品的更新?lián)Q代，為用戶節(jié)能降耗，增加效益。法液空向南非SASOL公司從1977年就開始提供大型空分設(shè)備，有14套，早前的已經(jīng)老化了，所以2002年3月又簽供全新的3550t/d空分設(shè)備。法液空與南非SASOL 30多年的單一老用戶關(guān)系，一供就是連續(xù)15個(gè)大套空分設(shè)備，值得我們行業(yè)思考。法液空第一套3200t/d空分設(shè)備，就是取代原先那套產(chǎn)量不足、效率不高的老制氧機(jī)的，在比利時(shí)馬斯夫公司舊空分騰出的場地上新建，與原有基礎(chǔ)相連，并用新的水冷塔取代原先的廢舊、龐大、噪聲極大的舊塔，這樣在最狹小的現(xiàn)場建成了迄今世界投運(yùn)的最大空分設(shè)備，已于1998年4月投產(chǎn)，成為法液空的舉世創(chuàng)舉!
從這些事例，可以給我們啟發(fā)，從能耗與安全考慮，老的空分設(shè)備到時(shí)應(yīng)予淘汰或更新改造。我國鋼鐵、石化企業(yè)近年新一輪大型空分設(shè)備相繼陸續(xù)上馬，是做得對(duì)的。
3.6 開拓應(yīng)用，擴(kuò)展市場，擴(kuò)大空分設(shè)備用戶
有應(yīng)用，才有空分設(shè)備的市場?？梢哉f，國外氣體公司，就是在為用戶服務(wù)中發(fā)展壯大起來的，它們即選設(shè)備，又供氣體，也就是俗話所說的“市場定位”，形成了“不光賣奶牛還要賣牛奶”。為此，各家公司都全力注重開拓應(yīng)用。APCI建有“低溫應(yīng)用研究中心”。普萊克斯公司亦非常重視新技術(shù)、新用途的研究開發(fā)與應(yīng)用，擁有七個(gè)研究開發(fā)中心：①氣體分離工程研究中心；②工業(yè)氣體應(yīng)用研究中心；③特種氣體研究中心；④氣體貯運(yùn)研究中心；⑤ 燃燒學(xué)研究中心；⑥金屬熱處理及焊接研究中心；⑦食品工業(yè)氣體應(yīng)用中心。各個(gè)公司為各 個(gè)用戶滿足應(yīng)用的例子很多，如林德公司開發(fā)過60%O2的高爐專用大型制氧機(jī)(70000m 3/h)、污水處理專用制氧機(jī)。國外氣體公司在開拓應(yīng)用服務(wù)中發(fā)展自己，是值得我們行業(yè)借鑒的。
3.7 安全——空分第一要旨
1997年對(duì)法液空來說，似乎為黑色之年：1997年5月16日撫順乙烯化工有限公司由法液空提供的6000m3/h空分塔發(fā)生惡性爆炸，造成4人死亡，4人重傷：1997年12月25日馬來西亞賓突魯殼牌石油公司由法液空提供的2500t/d空分設(shè)備發(fā)生惡性爆炸。兩套空分設(shè)備爆炸有一個(gè)共同原因：環(huán)境惡化，原料空氣碳?xì)浠衔锛痹?，并發(fā)現(xiàn)有氧化亞氮(N2O)。事后，法液空邀請(qǐng)APCI等公司專家作了專題調(diào)查，寫出了爆炸原因調(diào)查分析報(bào)告(詳見《深冷技術(shù)》1998年第6期)，提出“正在設(shè)計(jì)的空分設(shè)備全部采用浴式主冷”，暫停采用膜式主冷。
林德公司為吸取教訓(xùn)，專門向空分設(shè)備業(yè)主和操作者發(fā)出了“安全忠告”(詳見《深冷技術(shù) 》1998年第5期)。1999年9月13日，林德公司在上海寶鋼召開了“寶鋼林德60000m3/h空分安全技術(shù)交流座談會(huì)”，這個(gè)會(huì)實(shí)際就是對(duì)馬來西亞空分設(shè)備爆炸事故的“引以為戒、采取措施”的會(huì)。其要點(diǎn)是：對(duì)于膜式主冷，采取的措施是：液氧泵后的液氧管路上設(shè)置100微米篩網(wǎng)過濾器；防止出現(xiàn)干區(qū)；再循環(huán)泵使液氣比(L/V)達(dá)到2.5～3.0，使翅片上的液膜變厚；帶熱虹吸循環(huán)。對(duì)于氧化亞氮。林德公司認(rèn)為N2O是空分設(shè)備發(fā)生事故的主要原因 ，因?yàn)樗固細(xì)浠衔锢鄯e。所采取的措施是：加液氧吸附器(如馬鋼法液空的35000m3/h 空分設(shè)備，1998年杭氧液空有限公司已給加上液氧吸附器)；加液空吸附器：保持有足夠的液體循環(huán)量：加N2O吸附器。
普萊克斯公司在30000m3/h以下空分設(shè)備上不用膜式主冷。對(duì)韶鋼的23500m3/h空分設(shè)備 ，普萊克斯要求韶鋼主冷全浸操作。
2001年7月2日美國化學(xué)協(xié)會(huì)公布，在美國大型化工企業(yè)中，APCI 2000年連續(xù)兩年被評(píng)為操作運(yùn)行最安全企業(yè)，獲得全美大型化工企業(yè)安全第一名。APCI對(duì)寶鋼72000m3/h空分設(shè)備已 進(jìn)行了完全防爆與完善化改造。
安全運(yùn)行是空分設(shè)備的第一要旨，馬來西亞一聲爆炸，引起全球關(guān)注，各大氣體公司在新的設(shè)計(jì)中高度重視，采取措施，先天防爆。這也是值得我們借鑒的。
4 結(jié)語
從1903年林德公司第一臺(tái)10m3/h制氧機(jī)問世，到2002年3月法液空拿到南非SASOL公司3550t/d(103660m3/h)訂單，已99年了，到明年就是制氧機(jī)百年華誕了。林德、BOC、法液空三家元老，創(chuàng)建均已100多年了。一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，已譜寫出一代又一代的空分設(shè)備篇章。世界國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，促進(jìn)了空分設(shè)備的發(fā)展，相輔相成，互相促進(jìn)，互動(dòng)發(fā)展，空分設(shè)備(制氧機(jī))為世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也作出了歷史貢獻(xiàn)!
當(dāng)今，世界經(jīng)濟(jì)隨科技進(jìn)步而飛速發(fā)展，各行各業(yè)出現(xiàn)好多“大”：大鋼鐵、大化肥、大石 化、大化纖、大乙烯、大芳烴、大煉油、大發(fā)電(IGCC)、大電子、大注氮采油、大煤氣化、
大煤化工等等，它們都需要超大型空分設(shè)備為之服務(wù)。從趨勢(shì)看，化工型空分設(shè)備的需求可能要超過冶金型空分設(shè)備的需求。因此，空分設(shè)備的未來前景還將是好的。1998年杭州第二屆國際低溫與制冷會(huì)議上，BOC專家特約作了報(bào)告，指出“3000～4000t/d氧這樣的大型空分裝置，毫無疑問只能使用低溫裝置”。這樣，超大型空分設(shè)備還只能是深冷法繼續(xù)獨(dú)霸天下。
當(dāng)前世界空分設(shè)備公司，法液空、APCI、林德“三足鼎立”，競爭發(fā)展；BOC、普萊克斯 、梅塞爾也在努力拼上，可謂后“三足鼎立”。我國空分設(shè)備行業(yè)，近幾年從低谷攀升，形勢(shì)好轉(zhuǎn)，也形成了杭氧、開空、川空“三足鼎立”的局面(不計(jì)合資公司)。世界空分流程基本定型，我國與國外的差距正在縮小，目前國產(chǎn)最大的20000m3/h空分設(shè)備(核氧提供濟(jì)鋼)已于2002年3月23日投產(chǎn)；國產(chǎn)化的30000m3/h空分設(shè)備正在寶鋼安裝；國產(chǎn)化的40000m3/h空分設(shè)備(提供德州華魯恒生化工股份有限公司)已進(jìn)入招標(biāo)。我們行業(yè)應(yīng)借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，努力創(chuàng)新開拓，追趕世界空分先進(jìn)水平，進(jìn)一步為我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)!
本文是被“問”出來的，既有所問，就立題收集，趁此機(jī)會(huì)作匯總整理，側(cè)重各公司的實(shí)例與數(shù)據(jù)，參考文獻(xiàn)較多，提供信息的老朋友也不少，篇幅關(guān)系，不一一列出了，謹(jǐn)致以深深的謝意!如有錯(cuò)誤，敬請(qǐng)斧正，并請(qǐng)批評(píng)指導(dǎo)。2003年是制氧機(jī)誕生100周年，筆者謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給制氧機(jī)的百年華誕，這也是筆者寫文的第二個(gè)意思，盡一個(gè)行業(yè)情報(bào)工作者的心愿，寫得不好，還要請(qǐng)行業(yè)老前輩、老朋友們斧教指正。