工业气体行业技术特点、技术水平及趋势

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（1）空分气体生产工艺简介

工业制取空分气体通常是对空气进行分离。随着低温分离技术的发展和成熟，空分气体开始进入商业化的规模生产阶段。目前，空分气体的制备方法主要包括：低温精馏法、变压吸附法、薄膜渗透法和化学吸收法。其中，低温精馏法由于技术成熟、综合成本低，适应大规模的工业化生产，在生产领域得到了最广泛的应用。变压吸附法主要应用于小规模的空分气体生产，薄膜渗透法和化学吸收法在国内尚处于应用初级阶段。空分气体的主要生产工艺比较如下表所示：

在未来相当长的一段时间内，低温精馏技术由于其技术成熟，生产成本低，仍将是行业内主要采用的生产工艺。随着技术的进步，未来其他生产工艺的应用范围也会得到一定程度的拓展。

（2）行业技术特点及发展趋势

空分气体行业的技术水平主要体现在空气分离方法的演进和革新上。空分设备的简要发展历程如下图所示：

①国外空分设备生产技术的演进历程

通过低温精馏大规模生产工业气体自1902年德国制成第一台生产能力为10m³/h的单级精馏空分装置以来，迄今已有90多年的发展历史。到了20世纪50年代，低温精馏技术的发展进入了一个新阶段。各国都趋于发展大型化全板翅式换热器的全低压空分装置，装置最大容量达50,000Nm³/h。

近年来，分子筛脱除水和二氧化碳技术在空分装置中得到重视和应用。到20世纪80年代初，国外大型空分设备单套生产能力已达到74,000Nm³/h。随着压缩机加工制造技术的发展，低温精馏法已逐步由往复式压缩机向离心式和螺杆式压缩机发展，使用寿命增加到10万小时以上。空气净化技术也由化学溶液处理发展为分子筛纯化，既提高了净化效率，又改善了操作环境。

从空气分离技术的发展趋势来看，随着化工、冶金、电力等行业的发展，大型氧气转炉和高炉富氧的出现以及煤制油、IGCC（整体煤气化联合循环）、COREX（熔融还原法）的应用，未来空分设备大型化的趋势明显，节能效果也更为显著，主要的跨国气体供应商均已将特大型空分设备的发展目标聚焦在10万-15万Nm³/h等级。

②我国空分设备生产技术的演进历程

我国空分设备的自主生产始于20世纪50年代，以30Nm³/h空气分离设备的批量生产为标志。此后，国内厂商通过技术引进和自行开发相结合的方式，逐步掌握了中小型空分设备的设计制造技术。20世纪80年代，随着增压膨胀机的出现和分子筛吸附器技术的改进，相关厂商开始大规模生产第四代分子筛净化流程空气分离设备，并研制成功了标志我国空分设备全系列技术升级换代的第五代增压膨胀流程6,000Nm³/h空气分离设备。

进入本世纪，规整填料在空分行业的应用，进一步降低了空分设备的能耗，实现了全精馏制氩，使空分设备在高效、节能、安全等方面大大迈进了一步。高压板翅式换热器的成功研制和低温液体泵的不断完善，促进了内压缩流程的发展和逐步走向成熟，我国的空分设备生产技术迈上了一个新台阶。2002年，杭氧股份成功设计生产了第一套国产3万等级大型空气分离设备，标志着我国空气分离设备行业已具备了大型空气分离设备的设计及生产能力。

目前，我国掌握了120,000Nm³/h等级大型空分设备的设计制造技术，实现了设备的国产化，并多次与国际著名气体分离设备制造企业同台竞标，获得了国际市场的认可。

空分设备技术的进步带来了生产能耗的大幅下降，有效降低了生产成本。我国不同阶段空分设备的能耗变化如下表所示：