Телефон: 0086-15531448603
E-mail:elena@hznuzhuo.com
Установка разделения воздуха КДОН-32000/19000 является основным вспомогательным инженерным агрегатом проекта по производству этиленгликоля мощностью 200 000 тонн в год. Она в основном обеспечивает подачей сырого водорода в установку газификации под давлением, установку синтеза этиленгликоля, установку регенерации серы и установку очистки сточных вод, а также подает азот высокого и низкого давления в различные установки проекта по производству этиленгликоля для продувки и герметизации при запуске, а также обеспечивает подачей технологического и контрольно-измерительного воздуха.
А. ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Воздухоразделительное оборудование KDON32000/19000 разработано и изготовлено компанией Newdraft и использует технологическую схему, включающую полную низкотемпературную адсорбционную очистку молекул, охлаждение с помощью турбины-усилителя воздушного потока, внутреннее сжатие кислорода, внешнее сжатие азота низкого давления и циркуляцию воздуха под давлением. В нижней колонне используется высокоэффективная ситовая колонна, а в верхней – структурированная насадка и технология производства безводородного аргона методом дистилляции.
Заборный воздух поступает через входное отверстие, где самоочищающийся воздушный фильтр удаляет пыль и другие механические примеси. После фильтра воздух поступает в центробежный компрессор, где, после сжатия, попадает в градирню. В процессе охлаждения он также очищается от легкорастворимых в воде примесей. После выхода из градирни воздух поступает в молекулярно-ситовый очиститель для переключения режимов работы. Он адсорбирует углекислый газ, ацетилен и влагу из воздуха. Молекулярно-ситовый очиститель работает в двух режимах переключения: один работает, а другой регенерируется. Рабочий цикл очистителя составляет около 8 часов, переключение происходит каждые 4 часа, а автоматическое переключение контролируется редактируемой программой.
Воздух после адсорбера с молекулярными ситами разделяется на три потока: один поток непосредственно отводится из адсорбера с молекулярными ситами в качестве инструментального воздуха для воздухоразделительного оборудования; другой поток поступает в пластинчато-ребристый теплообменник низкого давления, охлаждается рефлюксным загрязненным аммиаком и затем поступает в нижнюю башню; третий поток идет в воздушный бустер и после первой ступени сжатия в бустере разделяется на два потока. Один поток непосредственно отводится и используется в качестве инструментального и рабочего воздуха системы после снижения давления, а другой поток продолжает сжиматься в бустере и после сжатия на второй ступени разделяется на два потока. Один поток отводится, охлаждается до комнатной температуры и поступает в нагнетательный конец турбинного расширителя для дальнейшего повышения давления, затем отводится через теплообменник высокого давления и поступает в расширитель для расширения и работы. Расширенный влажный воздух поступает в газожидкостный сепаратор, а отделенный воздух поступает в нижнюю башню. Жидкий воздух, отбираемый из газожидкостного сепаратора, поступает в нижнюю башню в качестве рефлюксной жидкости, а другой поток продолжает сжиматься в бустере до конечной ступени сжатия, затем охлаждается до комнатной температуры в охладителе и поступает в пластинчато-ребристый теплообменник высокого давления для теплообмена с жидким кислородом и рефлюксным загрязненным азотом. Эта часть воздуха высокого давления сжижается. После отвода жидкого воздуха из нижней части теплообменника он после дросселирования поступает в нижнюю башню. После первоначальной дистилляции воздуха в нижней башне получают обедненный жидкий воздух, обогащенный кислородом жидкий воздух, чистый жидкий азот и высокочистый аммиак. Обедненный жидкий воздух, обогащенный кислородом жидкий воздух и чистый жидкий азот переохлаждаются в охладителе и дросселируются в верхнюю башню для дальнейшей дистилляции. Жидкий кислород, полученный в нижней части верхней башни, сжимается насосом для жидкого кислорода, затем поступает в пластинчато-ребристый теплообменник высокого давления для повторного нагрева, а затем в кислородную трубопроводную сеть. Жидкий азот, полученный в верхней части нижней башни, отводится и поступает в резервуар для хранения жидкого аммиака. Высокочистый аммиак, полученный в верхней части нижней башни, повторно нагревается теплообменником низкого давления и поступает в сеть аммиачных трубопроводов. Азот низкого давления, полученный из верхней части верхней башни, повторно нагревается пластинчато-ребристым теплообменником низкого давления, затем выходит из холодильной камеры, после чего сжимается до 0,45 МПа азотным компрессором и поступает в сеть аммиачных трубопроводов. Определенное количество фракции аргона отводится из средней части верхней башни и направляется в башню для неочищенного ксенона. Фракция ксенона перегоняется в башне для неочищенного аргона для получения неочищенного жидкого аргона, который затем направляется в среднюю часть башни для очищенного аргона. После перегонки в башне для очищенного аргона в нижней части башни получается очищенный жидкий ксенон. Загрязнённый аммиак отводится из верхней части верхней башни, и после повторного нагрева в охладителе, низконапорном пластинчато-ребристом теплообменнике и высоконапорном пластинчато-ребристом теплообменнике и выхода из холодильной камеры разделяется на две части: одна часть поступает в паронагреватель системы очистки молекулярных сит в качестве регенерационного газа для молекулярных сит, а оставшийся загрязнённый азот направляется в водоохладительную башню. При необходимости запуска резервной системы с жидким кислородом жидкий кислород из резервуара для хранения жидкого кислорода через регулирующий клапан поступает в испаритель жидкого кислорода, а затем, получив кислород низкого давления, поступает в кислородную трубопроводную сеть; при необходимости запуска резервной системы с жидким азотом жидкий аммиак из резервуара для хранения жидкого азота через регулирующий клапан поступает в испаритель жидкого кислорода, а затем сжимается аммиачным компрессором для получения азота высокого и низкого давления, после чего поступает в азотную трубопроводную сеть.
Б. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
В соответствии с масштабом и технологическими характеристиками воздухоразделительного оборудования используется распределенная система управления DCS, сочетающая в себе передовые международные системы DCS, онлайн-анализаторы регулирующих клапанов и другие измерительные и контрольные компоненты. Помимо возможности полного управления технологическим процессом воздухоразделительной установки, она также позволяет переводить все регулирующие клапаны в безопасное положение при аварийной остановке установки, а соответствующие насосы — в состояние блокировки безопасности, обеспечивая тем самым безопасность воздухоразделительной установки. Крупные турбинно-компрессорные установки используют системы управления ITCC (интегрированные системы управления турбинно-компрессорной установкой) для выполнения функций управления превышением скорости, аварийного отключения и защиты от помпажа, а также могут передавать сигналы в систему управления DCS по проводной связи и каналам связи.
C. Основные контрольные точки воздухоразделительной установки
Анализ чистоты продуктового кислорода и азота, выходящих из теплообменника низкого давления, анализ чистоты жидкого воздуха нижней башни, анализ чистоты жидкого азота нижней башни, анализ чистоты газа, выходящего из верхней башни, анализ чистоты газа, поступающего в субкулер, анализ чистоты жидкого кислорода в верхней башне, температура после клапана постоянного потока рефлюксного жидкого воздуха в конденсаторе сырой нефти, индикация давления и уровня жидкости в газожидкостном сепараторе дистилляционной башни, индикация температуры загрязненного азота, выходящего из теплообменника высокого давления, анализ чистоты воздуха, поступающего в теплообменник низкого давления, температура воздуха, выходящего из теплообменника высокого давления, температура и разница температур загрязненного аммиака, выходящего из теплообменника, анализ газа в порту экстракции ксеноновой фракции верхней башни: все эти данные собираются во время запуска и нормальной работы, что способствует корректировке условий эксплуатации воздухоразделительной установки и обеспечению нормальной работы воздухоразделительного оборудования. Анализ содержания закиси азота и ацетилена в основной системе охлаждения, а также анализ содержания влаги в нагнетательном воздухе: для предотвращения попадания влажного воздуха в систему дистилляции, вызывающего затвердевание и закупорку каналов теплообменника, что влияет на площадь теплообменника и его эффективность; ацетилен может взорваться после накопления в основной системе охлаждения в количестве, превышающем определенное значение. Анализ расхода и давления газа в уплотнении вала насоса жидкого кислорода, температуры нагревателя подшипника насоса жидкого кислорода, температуры газа в лабиринтном уплотнении, температуры жидкого воздуха после расширения, давления, расхода и перепада давления газа в уплотнении расширителя, давления смазочного масла, уровня масла в масляном баке и температуры задней части маслоохладителя, расхода масла на входе в расширитель турбины, температуры подшипников, вибрации: все это для обеспечения безопасной и нормальной работы расширителя турбины и насоса жидкого кислорода и, в конечном итоге, для обеспечения нормальной работы системы фракционирования воздуха.
Основное давление нагрева молекулярного сита, анализ расхода, температура воздуха на входе и выходе из молекулярного сита (загрязненный азот), индикация давления, температура и расход регенерационного газа молекулярного сита, индикация сопротивления системы очистки, индикация разницы давлений на выходе из молекулярного сита, температура пара на входе, сигнализация о давлении, сигнализация об анализе H2O на выходе из регенерационного газа нагревателя, сигнализация о температуре конденсата на выходе, анализ CO2 на выходе из молекулярного сита, индикация расхода воздуха на входе в нижнюю часть башни и бустера: для обеспечения нормальной работы системы адсорбции молекулярного сита и для обеспечения низкого уровня содержания CO2 и H2O в воздухе, поступающем в холодильную камеру. Индикация давления контрольно-измерительного воздуха: для обеспечения того, чтобы контрольно-измерительный воздух для разделения воздуха и контрольно-измерительный воздух, подаваемый в трубопроводную сеть, достигали 0,6 МПа (G) для обеспечения нормальной работы производства.
D. Характеристики воздухоразделительной установки
1. Характеристики процесса
В связи с высоким давлением кислорода в проекте по производству этиленгликоля, в воздухоразделительном оборудовании KDON32000/19000 используется цикл повышения давления воздуха, внутреннее сжатие жидкого кислорода и внешнее сжатие аммиака, то есть, система теплообменников, включающая воздушный компрессор + насос для жидкого кислорода + турбинный расширитель, рационально организована и заменяет компрессор кислорода, работающий под внешним давлением. Это снижает риски для безопасности, связанные с использованием кислородных компрессоров в процессе внешнего сжатия. В то же время, большой объем жидкого кислорода, отводимого основным охлаждением, минимизирует вероятность накопления углеводородов в основном охлаждающем жидком кислороде, обеспечивая безопасную работу воздухоразделительного оборудования. Процесс внутреннего сжатия имеет более низкие инвестиционные затраты и более рациональную конфигурацию.
2. Характеристики оборудования для разделения воздуха
Самоочищающийся воздушный фильтр оснащен автоматической системой управления, которая автоматически регулирует время обратной промывки и корректирует программу в зависимости от размера сопротивления. В системе предварительного охлаждения используется высокоэффективная и низкоомная башня с произвольной набивкой, а в распределителе жидкости применяется новый, эффективный и усовершенствованный распределитель, который не только обеспечивает полный контакт воды и воздуха, но и гарантирует эффективность теплообмена. Сверху установлен сетчатый демистер, предотвращающий попадание воды в воздух, выходящий из градирни. В системе адсорбции на молекулярных ситах используется технология очистки с длительным циклом и двухслойным слоем. В системе переключения применяется технология управления переключением без ударных воздействий, а для предотвращения утечки нагревающего пара в зону загрязненного азота на стадии регенерации используется специальный паронагреватель.
Для моделирования всего процесса работы системы дистилляционных колонн используются передовые международные программные средства ASPEN и HYSYS. В нижней колонне установлена высокоэффективная ситовая пластинчатая колонна, а в верхней — обычная набивная колонна, что обеспечивает высокую степень экстракции и снижает энергопотребление.
Е. Обсуждение процесса разгрузки и погрузки транспортных средств с кондиционерами.
1. Условия, которые должны быть соблюдены перед началом воздухоразделения:
Перед началом работ необходимо составить и разработать план запуска, включающий процесс запуска, действия в чрезвычайных ситуациях и т.д. Все операции в процессе запуска должны выполняться на месте.
Очистка, промывка и испытания системы смазочного масла завершены. Перед запуском насоса смазочного масла необходимо добавить герметизирующий газ для предотвращения утечки масла. Сначала необходимо провести самоциркуляционную фильтрацию резервуара со смазочным маслом. После достижения определенной степени чистоты маслопровод подключается для промывки и фильтрации, но перед подачей в компрессор и турбину добавляется фильтровальная бумага, которая постоянно заменяется для обеспечения чистоты масла, поступающего в оборудование. Промывка и ввод в эксплуатацию системы циркуляционной воды, системы очистки воды и дренажной системы воздухоразделительной установки завершены. Перед установкой необходимо обезжирить, протравить и пассивировать обогащенный кислородом трубопровод воздухоразделительной установки, а затем заполнить его герметизирующим газом. Трубопроводы, механизмы, электрооборудование и приборы (за исключением аналитических и измерительных приборов) воздухоразделительной установки установлены и откалиброваны в соответствии с квалификационными требованиями.
Для запуска всех работающих механических водяных насосов, насосов для жидкого кислорода, воздушных компрессоров, бустеров, турбинных расширителей и т. д. необходимо соблюдать определенные условия, и некоторые из них следует сначала проверить на одном конкретном оборудовании.
Система переключения молекулярных сит имеет условия для запуска, и подтверждена нормальная работоспособность программы переключения молекул. Завершен нагрев и продувка паропровода высокого давления. Введена в эксплуатацию резервная система подачи контрольно-измерительного воздуха, поддерживающая давление контрольно-измерительного воздуха выше 0,6 МПа (G).
2. Продувка трубопроводов воздухоразделительной установки.
Запустите систему смазки и систему герметизирующего газа паровой турбины, воздушного компрессора и насоса охлаждающей воды. Перед запуском воздушного компрессора откройте вентиляционный клапан воздушного компрессора и закройте воздухозаборник градирни заглушкой. После продувки выходного патрубка воздушного компрессора, достижения номинального давления и соответствия целевому значению продувки трубопровода, подсоедините входной патрубок градирни, запустите систему предварительного охлаждения воздуха (перед продувкой наполнитель градирни не должен быть заполнен; отсоедините фланец входа адсорбера с молекулярными ситами), дождитесь достижения целевого значения, запустите систему очистки с помощью молекулярных сит (перед продувкой адсорбент на основе молекулярных сит не должен быть заполнен; отсоедините фланец входа в хладагент градирни), остановите воздушный компрессор до достижения целевого значения, заполните наполнитель градирни и адсорбент на основе молекулярных сит, и перезапустите фильтр, паровую турбину, воздушный компрессор, систему предварительного охлаждения воздуха и систему адсорбции с молекулярными ситами после заполнения. После регенерации, охлаждения, повышения давления, адсорбции и снижения давления необходимо провести не менее двух недель нормальной работы. После периода нагрева можно продуть воздуховоды системы после адсорбера с молекулярными ситами и внутренние трубы фракционирующей колонны. Это включает в себя теплообменники высокого давления, теплообменники низкого давления, воздушные бустеры, турбинные расширители и оборудование колонны, относящееся к воздухоразделению. Необходимо контролировать поток воздуха, поступающего в систему очистки с помощью молекулярных сит, чтобы избежать чрезмерного сопротивления молекулярных сит, повреждающего слой адсорбента. Перед продувкой фракционирующей колонны все воздуховоды, поступающие в холодильную камеру фракционирующей колонны, должны быть оборудованы временными фильтрами, чтобы предотвратить попадание пыли, сварочного шлака и других примесей в теплообменник и повлиять на эффективность теплообмена. Перед продувкой турбинного расширителя и насоса жидкого кислорода необходимо запустить систему смазки и герметизирующего газа. Все точки герметизации газа в воздухоразделительном оборудовании, включая сопло турбинного расширителя, должны быть закрыты.
3. Охлаждение без нагрева и окончательный ввод в эксплуатацию воздухоразделительной установки.
Все трубопроводы за пределами холодильной камеры продуваются, а все трубопроводы и оборудование внутри холодильной камеры нагреваются и продуваются для достижения условий охлаждения и подготовки к испытанию на охлаждение без теплоизоляции.
Когда начинается охлаждение дистилляционной колонны, воздух, выходящий из воздушного компрессора, не может полностью поступать в колонну. Избыток сжатого воздуха выводится в атмосферу через вентиляционный клапан, при этом давление на выходе из воздушного компрессора остается неизменным. По мере постепенного снижения температуры каждой части дистилляционной колонны количество всасываемого воздуха будет постепенно увеличиваться. В это время часть рефлюксного газа из дистилляционной колонны направляется в водоохладительную башню. Процесс охлаждения должен проводиться медленно и равномерно, со средней скоростью охлаждения 1–2 ℃/ч, чтобы обеспечить равномерную температуру каждой части. В процессе охлаждения необходимо поддерживать максимальную холодопроизводительность газового расширителя. Когда температура воздуха на холодном конце основного теплообменника приближается к температуре сжижения, стадия охлаждения завершается.
Этап охлаждения камер поддерживается в течение определенного времени, проверяются и устраняются различные утечки и другие недоработки. Затем машина поэтапно останавливается, начинается загрузка жемчужного песка в камеру, после загрузки поэтапно запускается воздухоразделительное оборудование, и камера снова переходит в стадию охлаждения. Следует отметить, что при запуске воздухоразделительного оборудования используется регенерационный газ молекулярного сита, очищенный этим ситом. Когда воздухоразделительное оборудование запущено и имеется достаточное количество регенерационного газа, используется путь потока загрязненного аммиака. В процессе охлаждения температура в камере постепенно снижается. Систему заполнения аммиаком камеры следует своевременно открывать, чтобы предотвратить отрицательное давление в камере. Затем оборудование в камере дополнительно охлаждается, воздух начинает сжижаться, в нижней колонне начинает появляться жидкость, и начинается процесс дистилляции в верхней и нижней колоннах. Затем постепенно регулируются клапаны один за другим, чтобы обеспечить нормальную работу воздухоразделения.
Если вам нужна более подробная информация, пожалуйста, свяжитесь с нами:
Контактное лицо: Лиан Джи
Тел.: 008618069835230
Mail: Lyan.ji@hznuzhuo.com
WhatsApp: 008618069835230
WeChat: 008618069835230
Дата публикации: 24 апреля 2025 г.
