中国空分及液化设备发展史

2019-04-15 11:36

第一部分:新中国成立至1978年 & R- z, N, ~5 C, B u5 L' q . n( t!1 概述

中国的气体分离及液化设备工业,是新中国成立后才建立和发展起来的一门新兴工业。 , a0 L! O# I6 B5 Q8 c: _

z' 分离及液化设备工业,以德国卡尔·林德教授于1985年和1903年先后发明了第一套空气液化设备和10m3/h(氧)空气分离设备算起,至今已有100年历史。在100年中,随着科学技术的不断发展和新技术的不断涌现,气体分离与液化设备不仅在品种、等级、性能和设计、制造技术等方面得到了很大的发展, 日趋完善,而且在国民经济中的应用范围也愈来愈广泛。

. B* V+ G% a+ 在经济建设中,气体分离与液化设备最初主要的用途是为金属的焊接和切割提供氧气以及医疗呼吸用氧,以后,随着新技术的不断涌现,逐步应用于其他工业部门。在冶金工业方面,用于纯氧炼钢和鼓风炼铁;在石油化工方面,氧气既能用于裂解重油生产烯烃,又可用作煤粉气化制备合成氨的原料气和燃料气;在冶金、化工、轻纺、电子等工业部门,氮气作为原料气、置换气和保护气得到了广泛的应用;在电光源工业方面还应用氩、氖、氦、氪、氙等气体。此外,气体分离与液化设备的产品还广泛用于在食品工业、农牧业和环境保护。近年来,在医疗卫生事业中可治愈几十种疑难病症。 # t8 @! l& T3 m. D2 _ }( H: b

8 }9 q9 ^0 h; `: |+ Q( Y# N现代尖端科学技术的发展,为气体分离与液化设备开辟了更加广阔的应用领域。在今天,无论“上天人地”、“下海探宝”,都离不开气体分离与液化设备的产品。航天运载火箭、能源开发冻土、强化采油、煤矿安全等新的应用技术都正在兴起。若干年后,随着工业化加快,气体用量,将大大超过目前冶金用量。还有超导、集成电路、卫星通讯和遥测、激光等尖端技术都与气体分离与液化设备产品密切相关。

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新中国成立以前,中国不仅没有气体分离与液化设备的制造业,就连这类设备的应用也寥寥无几。1934年,青岛从日本购进15m3/h(氧)的空气分离设备,由日本人安装、生产,成为中国第一家采用低温分离方法制取氧气的工厂。到1949年解放前夕,全国仅在上海、青岛等少数几个沿海城市所使用的空气分离设备都是进口的,不到100套单套制氧能力在lOm3/h~200m3/h之间,全国总制氧能力不到3500m3/h。

2 第一套30m3/h(氧)空气分离设备诞生(1951~1953)

$ t$ W( `) i! y新中国成立后,国民经济得到迅速的恢复和发展,气体分离与液化设备的制造业也应运而生。在经济恢复较早的东北地区,用氧困难的问题显得更为突出。1951年,哈尔滨市工业局派该局技术室主任宋凤宾主持这项工作,哈尔滨第一机械厂(现哈尔滨制氧机厂)首先开始设计试制30m3/h(氧)空气分离设备。 $ r. p4 f1 g* b9 j7 r v! O 该厂从社会上聘用5名(俄裔)工程师,包括接触过空气分离专业的克拉斯诺别夫柴夫,熟悉活塞式压缩机技术的那茨也夫斯基两兄弟等,并派该厂技术人员李宏远等参加设计工作,边干边学。克拉斯诺别夫柴夫找来了一份俄文版的资料(C-30型)30m3/h(氧)空气分离设备的流程和技术参数,并附有结构外形图。他们根据这份资料,结合前阶段修复25m3/h(氧)空分设备工作中获得的经验,1953年1月设计出高压流程的30m3/h(氧)空气分离设备的全套图纸,终于在1953年底完成了两套30m3/h(氧)空气分离设备的试制,并经开车运转,氧气产量达到30m3/h,氧气纯度为99.2%,达到了设计指标,这两套空气分离设备试制成功,从而结束了我国不能制造空气分离设备的历史。

3 国家布点第一家批量生产空气分离设备(1952~1956) ; T g! M; T! q. a1 x+ k

) a+ o, U4 X8 E7 t. E( q国家有关部门开始酝酿气体分离与液化设备的生产布点。1952年8月,全国厂矿机械会议,安排一些机械产品的生产。重工业部提出中国要自己生产“制氧机”,拟将“制氧机”安排在华东地区牛产。华东各厂代表大多数从未接触过空气分离

设备,不敢贸然承接。只有浙江铁工厂厂长钱祖恩,曾于上海参加过一套以加拿大进口的92m3/h(氧)空分设备的安装,对这类设备的原理和机组情况较为熟悉,作了简略介绍。于是,浙江铁千厂接受了承担“制氧机”生产。

' Y) R/ S7 l' n+ X `试制空气分离设备的工作,从12L/h(液氧)移动式空气分离设备做起。当时急需的充氧车等的试制任务交给浙江铁工厂。该厂组织80多名技术人员和生产骨干,组成了新产品试制室,第一机械部也派薛寿昌等八位工程技术人员来厂帮助工作。1953年6月底,试制完成了第一台40-1型充氧车。

1953年8月,浙江铁工厂更名为杭州通用机器厂,不久,开始试制成套空气分离设备的准备工作。1954年8月,由设汁科长洪式张工程师带领10多名技术人员前往黑龙江省鸡西煤矿苏联进口的30m3/h(氧)空分离设备进行了剖析,在此以后,第一机械工业部第一局也将一套以苏联引进的30m3/h空气分离设备分馏塔图纸交给杭州通用机器厂。该厂指派工程师陈逸樵担任产品主任设计师,根据1953年获得的苏联图纸和在鸡西参观,剖析得来的资料,整理出设备的生产图纸,投入制造、安装和调试,于1956年1月3日,设备的产量、纯度达到了设计要求。从此,30m3/h(氧)空气分离设备开始在杭州通用机器厂投入成批生产。同年12月该厂又试制成功了2套12L/h(液氧)移动式空气分离设备,投入生产。当年,共生产了14套,总制氧能力380m3/h,从此我国的气体分离与液化设备工业诞生了,走上了工业性成批生产轨道。 : C# V$ t# J7 q; |/ v6 V( B) v, e, j

4 第一套中大型3350m3/h(氧)空气分离设备的诞生(1956~1958)

( B* J. @! O# A! c$ ^1 T1956年4月为适应冶金和化肥工业等方面的迫切需要大中型空气分离设备的新形势,第一机械工业部组织一支10余人的“大型制氧机调查组”,前往东北各地,对进口的大中型空气分离设备的使用情况进行调查,钱祖恩提出了首先试制高低压流程的3350m3/h(氧)空气分离设备的意见,得到了黄敬部长的采纳。

同年秋,洪式张带领10余名技术人员前往吉林氮肥厂参观和剖析从苏联进口的3350m3/h(氧)空气分离设备。该厂指定技术员李永康任产品主任设计员,开始设计和试制工作。

) p' S% q3 A9 U0 t, _\1957年起,杭州通用机器厂聘请苏联空分设计专家涅基金来厂指导,从苏联专家那里学习了不少技术和经验。 ' B6 g/ t; x( b) i\

1958年,第一机械工业部第一局技术处长陈幼军与杭州通用机器厂洪式张、陈大慈等赴苏联全苏制氧机科学研究院考察,在涅基金的帮助下带回了12500m3/h(氧)空气分离设备的全套图纸和有关技术资料。

; G: X# X% |0 W6 |* t; K4 h杭州通用机器厂终于在1958年4月30日试制成功第一套3350m3/h(氧)空气分离设备,当年生产2套,次年开始成批生产。3350m3/h(氧)空气分离设备的投产,标志着我国在空气分离设备的制造上已实现了从小型向大中型的发展。 . W. P2 F& ~6 Y# H

1959年,杭州制氧机厂试制完成高低压流程的300m3/h(氧)空气分离设备。1961年杭州制氧机厂试制完成高低压流程的同时生产两种产品1200m3/h(氧)、4600m3/h(氮)空气分离设备。 9 m! X. T: ^1 s Z/ H

% O; ^+ `( C* Q% U5 高压流程向中压流程过渡的空气分离设备(1958~1960) 7 D2 t8 B2 d% x& x, \\ l1 X; Q u- K! l: |1 n# W- b0 1956年夏天,杭州通川机器厂参考民主德国的50m3/h(氧)中压流程的空气分离设备进行试制,仅用1年多的时间,完成了试制,投入了批量生产,完成了高压流程向中压流程的过渡。 ' }4 L+ w& T, k8 w* T

' I m8 Y4 ?; c6 r, z0 S$ n* m6 d1958年,由陈逸樵为主组织自行设计的150m3/h(氧)空气分离设备,于1958年7月在杭州通川机器厂试制成功。

1960年试制完成带液氧泵内压缩的50m3/h(氧)空气分离设备,因液氧泵问题而停产。 \

6 行业第一个科研机构的设立(1958~1960)

# g8 m ]4 m$ u# u! ~; R1958年9月,杭州通用机器厂根据第一机械工业部指示,抽调16名专业人员,建立厂“制氧及冷冻设备研究室”,同时建立了小型空气分离设备实验工场,形成了行业第一个科研机构的雏形。1960年4月21日,第—机械工业部批准建立杭州制氧机研究所。同年5月1闩在杭州制氧机厂制氧及冷冻设备研究室的基础上正式成立,于1961年建立试制车间,全所人员发展到150人。杭州制氧机研究所成立后,承担了从杭州制氧机厂移交过来的稀有气体提取及液化设备的研究、设计任务。 ) n3 s- \\' X; W\1961年7月全国第——次稀有气体与液化设备会议,决定将杭州制氧机研究所作为我国气体分离及液化设备行业的技术情报中心。经国家科学技术委员会第一局和第一机械工业部批准,杭州制氧机研究所创办了专业科技刊物——《深冷简报》(1975年改名为《深冷技术》)。该所还承担规划、标准等行业工作。 / N\杭州制氧机研究所的设立,使气体分离与液化设备行业有了自己的科研基地和科技情报中心,促进了科研工作的发展。

在这一时期,教育部门也相应开始了气体分离与液化设备专业人才的培养。1959年9月,西安交通大学首先设置厂“深度冷冻装置”专业。此后,浙江大学、华中千学院等一批院校也相继开设了类似专业,、他们不仅输送广大批专门人才,而且还结合教育,完成了许多科研、试验课题,为气体分离与液化设备工业的发展作小了较大的贡献。 1 R8 D\杭州制氧机研究所成立后,开展了反击式透平膨胀机和板翅式换热器、精馏、石头盘管式蓄冷器、低温粉末绝热和支承绝热技术、同热式制冷机、无润滑压缩机的氟塑料环和密封环等课题的试验研究。一系列关键课题的试验研究,还带动了制造千艺的进步,特别是各类容器由铜结构改为铝结构这一重大的变更,使工厂采用自动、半自动氩弧焊等新工艺,从而使有色金属的焊接工艺技术水平进一步提高。3 B3 k( U& D! R; @ o1 C) }- _# f* e


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