大型空分制氧装置冷箱配管技术浅析

大型空分装置低温管道设计与运用研究发布时间：2022-05-31T02:07:59.329Z 来源：《新型城镇化》2022年11期作者：盛梦超朱静迪[导读] 在工业生产当中，大型空分装置越来越常见。

在制备氧、氮等液态产品的生产环节中，通常使用低温精馏分离的方式，在这一过程中反应温度会比正常的温度低得多，而承载这些介质的管道就属于低温管道。

林德亚太工程有限公司浙江杭州 310013摘要：在工业生产当中，大型空分装置越来越常见。

在制备氧、氮等液态产品的生产环节中，通常使用低温精馏分离的方式，在这一过程中反应温度会比正常的温度低得多，而承载这些介质的管道就属于低温管道。

在大型空分装置中，低温管道发挥着重要的作用，是保障空分装置平稳运行的关键。

因此，本文分别从材料选择、管道连接设计和管道布置与预制对低温管道的设计与应用进行详细研究，希望有所帮助。

关键词：大型空分装置；低温管道；管道设计引言：在国民经济不断发展，社会发展水平不断提高的环境下，空分装置应用范围不断扩大且装置规模不断变大，大型空分装置发展越来越快。

在大型空分装置工作过程中，其稳定性极其重要，提高其工作稳定性的关键之一就在于低温管道的设计和应用。

在低温管道设计过程中，各个环节都容易影响到整个管道的质量、绝热性能等，所以必须加强对大型空分装置低温管道的设计与应用的研究。

1.大型空分装置低温管道材料选择在大型空分装置低温管道设计过程中常选用铝合金和奥氏体不锈钢作为主要的材料，由于其特殊的结构形式，使其在低温环境下仍然能够保持较强的韧性。

在对冷箱内部低温管道的材料选择中，通常就选择这两种类型的材料。

通过对两种材料的对比，铝合金的材料成本较低，但其力学性能却远远不如奥氏体不锈钢材料，且其热传导系数还相对较高，所以在选择冷箱内部低温管道材料时要根据实际情况从两者中进行选择。

一般来说，受到静设备的限制，冷箱内的压力通常不会过高，且其中常存在保冷材料，所以不需要过度考虑力学性能和热传导系数，所以冷箱装置中的静设备和对应的连接管道可以采用成本较低的铝合金材料。

浅谈大型空分冷箱安装作者：田真来源：《中国科技纵横》2013年第04期【摘要】本文是根据我们公司今年承建的中煤陕西榆林榆横煤化工60000m3/h空分装置施工经验，对冷箱的安装工艺、工序以及施工要点进行了归纳总结，希望为以后此类冷箱的施工提供参考。

【关键词】冷箱板冷箱内的设备施工工序我公司承建的中煤陕西榆林榆横煤化工60000m3/h空分装置，现正在紧张建设中。

这是我公司有史以来承建的最大空分装置，在国内同类空分装置中也属大型。

而冷箱做为空分装置重点设备，是整个安装施工的主线，也是难点和重点。

这套空分冷箱高度达到74米，不包括设备，总重达到600余吨。

冷箱越高越重，安装难度和危险性越来越大。

当然，冷箱内设备、管道等的安装难度也就随之提高了。

现将冷箱板和附属梯子平台、冷箱内的设备、分二大部分进行叙述。

1 施工难点及特点1.1 冷箱壳体该冷箱由杭氧供货，主要由主冷箱、板式换热器冷箱、主冷凝蒸发器冷箱以及风力框架四部分组成。

主冷箱外形尺寸：W12200×L8000×H73500mm；板式换热器冷箱外形尺寸：W12200×L8000×H12000mm；主冷凝蒸发器冷箱外形尺寸：W12200×L7500×H13000mm；风力框架高6500mm，重量12.66吨。

1.2 冷箱内设备冷箱内共有设备18台，主冷箱有下塔、上塔（分上、下段到货）、增效塔与粗氩冷凝器复合以及2台液空液氮过冷器，副冷箱内有8台低压板式换热器、3台高压板式换热器、1台气液分离器以及1台主冷凝蒸发器。

1.3 冷箱内管道冷箱内管道主要由工艺管道、φ12仪表管、密封气管三部分组成，根据杭氧提供的管道材料表，冷箱内工艺管线共约1760米，其中不锈钢管道约230米，铝管道1530米；φ12仪表管2100米，其中不锈钢管300米，铝管1800米；密封气管目前未知。

各类阀门282个，管线材质主要包括5052-H112、5083-H112以及0Cr18Ni9三种，管径规格包含φ18×2至Φ1320×10mm。

浅谈冷箱内管道管架的优化改进杭州杭氧股份有限公司空分厂/殷锷杭州杭氧股份有限公司设计院/姚明摘要：针对空分设备大型化趋势，以及近些年杭氧空分冷箱内部管道丰富的设计经验，叙述了管道、管架的优化改进措施，归纳了现场安装中常见的问题，并逐一提出解决建议。

关键词：精馏塔冷箱；管道、管架设置；优化设计；现场安装随着国民经济的大力发展，为适应冶金、化工、石化和航天等工业领域的飞速发展要求，空分设备趋向大型化和特大型化，从以前的10000、20000m3/h发展到现在的50000、60000m3/h。

随着空分设备等级的不断扩大，冷箱内容器和管道的长度、直径也都相应增加，这对管道的设计及安装提出了新的要求，早期的管道设计模式及管架形式已经不能满足要求。

1管道设计的优化改进精馏塔冷箱在布置时，不仅要考虑内部容器的直径，还需一并考虑管道需要占据的空间，同时阀门位置的设置也直接影响到整个精馏塔冷箱的体积和占地面积。

早期的空分设备设计中，冷箱在布置设计时，阀门、容器或容器管口的相对位置存在不尽合理的地方，比如过冷器、主塔靠近冷箱前面，但是液氮、液空调节阀位于冷箱后面，导致出现管道从前往后再往前的折返走向，不仅浪费冷箱空间、增加投资成本，也增加了管道阻力、设备能耗，还可能降低了空分设备的安全性。

而立式布置的精馏塔内工艺管线很多，使得冷箱内部管道走向十分复杂。

这在施工过程中体现地尤为明显，管件数量多，现场焊接工作量十分繁重，而每增加一条焊缝，就添加一分工程质量的风险因素。

在某空分现场，甚至还出现过管线安装错误的情况。

而管道走向的复杂，也必然使管架的数量繁多，但设计计算、安装精度却又难以完全表述清楚，这对现场施工和技术服务工作增加了大量的难题。

所有这些问题的出现都源于早期的管道设计理念，为便于管架设置，管道全部沿冷箱钢结构布置，管道的低温冷缩补偿，依靠其自身“U形”、“L形”方式通过弯头和直管段吸收。

近些年杭氧结合多套空分设备的成功投运，积累了丰富的设计经验，并通过技术革新改变了管道的设计理念：管道采取了沿容器塔体铺设的布置方式。

浅析某空分装置布置及管道设计发表时间：2019-10-10T15:43:36.097Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年12期作者：代伟伟[导读] 空气分离装置在石油化工、冶金、医药等行业均有着广泛的应用，研究空分装置布置和配管注意事项十分必要。

西安陕柴重工核应急装备有限公司 710065 摘要：科技的进步，促进工业建设事业得到快速发展。

近几年，随着我国经济的快速增长，化工产业的规模逐渐扩大，越来越多的配套空分装置被运用到化工生产中去。

空分装置作为化工生产的重要的配套装置之一，在我国工业发展中有着非常重要的作用。

因此，在实施空分装置布置时，一定要注意装置布置与安装，只有这样才可以有效提高我国空分装置的安全，减少企业经济损失。

本文就某空分装置布置及管道设计展开探讨。

关键词：空分装置；管道配管；注意事项；措施引言空气分离装置简称空分装置，利用空气不同组分不同的物理性质，通过冷冻、吸附、膜分离等方法分离氧气氮气，分离、提取、吸收气体。

空气分离装置在石油化工、冶金、医药等行业均有着广泛的应用，研究空分装置布置和配管注意事项十分必要。

1空分装置的概述空分装置又被称为空气分离装置，组成部分主要有空气过滤系统、压缩系统、预冷系统、分子筛纯化系统、低温精馏系统、液体贮存系统、仪控系统等，这些装置主要是利用吸附、深度冷冻以及膜分离等物理手法将空气中的氧气、氮气等稀有气体分离出来，同时对这些气体进行收集的一个过程。

其分离出来的产品主要被应用到石油、冶金、化工以及医疗等诸多行业当中。

空分装置被用于石化、煤化工、钢铁冶炼工业等行业的概率较多，特种气体被当成保护气应用到电子设备、玻璃生产、光纤等领域当中。

目前，空分装置逐渐向大型化、岛群化、自动化、装备集成化的方向发展。

2空分装置布置的原则（1）满足全厂总体规划的要求;注意装置布置的协调性和统一性,适当考虑装置将来的生产和技术改造的要求。

（2）空分装置吸风口如果经常有碳氢化合物或二氧化碳成分进人,会导致分子筛负荷加大,严重时会导致空分装置停车,因此空分装置吸风口与散发碳氢化合物和二氧化碳的装置需保持一定的安全距离并考虑风向。

浅析空分冷箱中铝合金管道的焊接及射线探伤天津渤天化工有限责任公司曹寿煜王影摘要文中根据环氧氯丙烷空分装置冷箱建设中，铝镁合金管道对接焊缝的焊接及其X射线无损检测中的技术问题，讨论了铝合金焊接过程中焊接缺陷的产生和防止，绘出了X射线无损检测的技术参数。

关键词：空分冷箱,铝合金管道,焊接射线探伤绪论铝合金材料在现在工业中应用十分广泛，铝是银白色的轻金属，具有良好的塑性、较高的导电性和导热性，同时还具有抗氧化和抗介质腐蚀的能力。

铝比钢的比热大两倍，导热性能约大三倍，即升高同样的温度需要的热量较多，而散失热量较快。

铝极易氧化产生难熔的三氧化二铝薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物，从而破坏金属的连续性和均匀性，降低机械性能和耐蚀性。

因此，铝合金管道焊接与其他材质相比，具有特殊性和难控制性，焊接操作难于掌握。

尤其在空分冷箱分离装置中，它是一种较常用的工艺管材。

由于铝合金材料本身的特点以及空分装置生产工艺的特殊性。

使其在脱脂加工，组装、焊接，探伤等工艺和要求与一般碳钢材料不同。

空分装置冷箱的配管材料均采用铝镁合金，主要为LF2、LF4及LF21。

对接接头的焊接质量决定了空分设备的安全运行周期。

铝及其合金在焊接过程中易产生较多的焊接缺陷，常见的有气孔、根部本焊透、内凹以及焊接热裂纹。

其焊接接头X射线无损检测的参数与普通碳钢相比也有不同。

文中根据空分装置冷箱建设中，铝镁合金管道对接焊缝的焊接及其X射线无损检测中的技术问题，讨论了铝合金焊接过程中焊接缺陷的产生和防止，绘出了X射线无损检测的技术参数。

1 、焊接缺陷铝及铝镁合金的焊接气孔主要是氢气孔。

铝在液态时能大量吸收和溶解氢，在熔融状态下溶解度为0．0069ml／g，而高温凝固状态下为0．00036ml／g，前后相差近20倍。

铝的导热系数很大，在相同焊接工艺条件下，其冷却速度为钢的4～7倍，使金属结晶加快，焊接熔池在快速冷却过程中，氢的溶解度急剧下降，此时析出大量过饱和气体，氢气来不及选出在焊缝金属中形成气孔。

空分设备冷箱内管道安装及检修经验分析摘要：空分设备实际运行过程中，冷箱是关键性的内容，积极冷箱内管道安装和检修工作，将能够良好提升空分设备的整体使用效果。

本文主要是从冷箱内管道安装工作入手，分析和介绍了冷箱内管道的检修工作，为充分有效提升空分设备冷箱内管道的总体应用水平提供良好借鉴，为今后开展相应的管道安装和检修工作提供一定建议。

关键词：空分设备；冷箱；管道安装；检修；策略前言空分设备的稳定运行是保证大型化工、冶金、能源等企业各主体生产装置安全、稳定生产的一个重要环节，而空分设备核心部分———冷箱内设备及工艺管道的安装、检修质量就显得尤为重要。

现根据笔者多年的实践经验，就冷箱安装及检修过程中一些细节性问题与业界同行进行交流，以达到抛砖引玉的目的。

一、冷箱内管道安装工作1.安装作业空分设备冷箱内管道安装工作实际进行过程中，涉及到较多方面，需要有效控制好管道预制和焊接过程，并且也要重点控制好管道的清洁度。

首先，在实际开展管道预制和焊接工作之前，需要针对坡口进行充分打磨，实际安装设备之前，需要针对换热器、物料口等方面氮封压力数据进行充分检测，当这些数据符合厂家标准之后，才能够将封板切除，并充分发挥吸尘器的作用，将切割过程中产生的铝屑进行清理。

其次，在制作坡口的过程中，通常会采用海绵有效封堵相应的管口，减少铝屑进入到精馏塔内部或者换热器之中。

当完成坡口的制作工作之后，需要充分采用干净的塑料布包扎和封闭设备的接口，减少二次污染的情况出现。

2.保温距离设备的保温距离应该在设备外边缘距离型钢内边缘300mm和距离冷箱壁500mm中取较大者。

而管道外表面距离型钢内侧最小保温距离要求为300mm。

当设备或管道与型钢仅有一次交会时，设备或管道外边缘距离型钢内边缘的距离可以调小为250mm。

管道之间最小保温间距一般取100mm，极端情况下可以取50mm，同时应注意管道的温差，以及管道的收缩长度以及收缩方向。

3.减少管道应力空分设备冷箱内配管工作进行过程中，其产生的应力，将会对空分设备运行的安全性和稳定性产生影响，特别是液体管道中的应力过大，将会容易引发一些安全事故。

大型空分装置冷箱施工技术及应用前景摘要：空分装置是目前煤化工、化肥、甲醇、钢铁企业中必不可少的公用动力装置，空分装置的核心就是冷箱，包括冷箱体、冷箱体内的设备精馏塔、主冷凝蒸发器工艺管道等。

目前国内设计的空分装置无论从装置的设计结构上还是现场的安装施工方面，全部都是遵循着冷箱体与箱体内的设备从地面低处往高空分段垂直施工的设计和安装理念，先施工箱体后安装箱体内的设备，最后才进行冷箱内的配管。

而我在这里主要介绍在不改变工艺流程，从设计和施工方面在国内首创采取了使冷箱能够在地面卧置状态下分模块进行设备安装和工艺配管施工，箱体与设备配管卧置施工的理念，其目的是为了减少冷箱安装高空作业数量提高安全系数、降低施工质量检查难度和减少大型吊装机械使用台班数量等方面，进而达到降低安全风险、保证施工进度和质量、提高经济效益。

关键词：空分装置；冷箱；卧式Construction technology and application prospect of cold box in large air separation unit Gu JianAbstract: the air separation unit is an essential public power unit in coal chemical industry, chemical fertilizer, methanol and iron and steel enterprises. The core of the air separation unit is the cold box, including the cold box, the equipment distillation tower in the cold box, and the process pipeline of the main condensation evaporator. At present, the design structure of domestic air separation unit and the installation and construction on site all follow the design and installation concept of vertical construction of cold box and equipment in the box from low ground to high altitude. The box is constructed first, then the equipment in the box is installed, and finally the piping in the cold box is carried out. Here, I mainly introduce the concept of not changing the process flow, from the design and construction aspects, to make the cold box can be divided into modules for equipment installation and process piping construction under the ground lying state, and the box and equipment piping horizontal construction concept is to reduce the number of high-altitude operation of cold box installation, improve the safety factor, reduce the difficulty of construction quality inspection and reduce the difficulty of construction quality inspection In order to reduce the safety risk, ensure the construction progress and quality, and improve the economic benefits, we should reduce the number of large hoisting machinery.Key words: air separation unit; cold box; horizontal type1．项目概况某公司年产100万吨合成氨、100万吨尿素、120万吨联碱项目配套的单套63000m3/h空分装置冷箱的主要结构、设备及其参数见表1。