A unidade de separação de ar KDON-32000/19000 é a principal unidade de engenharia pública de apoio ao projeto de etilenoglicol de 200.000 t/a. Ela fornece principalmente hidrogênio bruto para a unidade de gaseificação pressurizada, unidade de síntese de etilenoglicol, recuperação de enxofre e tratamento de esgoto, além de fornecer nitrogênio de alta e baixa pressão para diversas unidades do projeto de etilenoglicol para purga e selagem de partida, além de fornecer ar para a unidade e ar para instrumentos.
A. PROCESSO TÉCNICO
O equipamento de separação de ar KDON32000/19000 foi projetado e fabricado pela Newdraft e adota o fluxo de processo de purificação completa por adsorção molecular de baixa pressão, refrigeração por mecanismo de expansão de turbina de reforço de ar, compressão interna de oxigênio do produto, compressão externa de nitrogênio de baixa pressão e circulação de reforço de ar. A torre inferior adota uma torre de placas peneiradas de alta eficiência, e a torre superior adota um processo de empacotamento estruturado e produção de argônio por destilação completa sem hidrogênio.
O ar bruto é aspirado pela entrada, e a poeira e outras impurezas mecânicas são removidas pelo filtro de ar autolimpante. O ar após o filtro entra no compressor centrífugo e, após ser comprimido pelo compressor, entra na torre de resfriamento de ar. Durante o resfriamento, ele também pode limpar as impurezas facilmente solúveis em água. O ar após sair da torre de resfriamento entra no purificador de peneira molecular para comutação. O dióxido de carbono, o acetileno e a umidade do ar são adsorvidos. O purificador de peneira molecular é usado em dois modos de comutação, um dos quais está funcionando enquanto o outro está se regenerando. O ciclo de trabalho do purificador é de cerca de 8 horas, e um único purificador é comutado uma vez a cada 4 horas, e a comutação automática é controlada pelo programa editável.
O ar após o adsorvedor da peneira molecular é dividido em três fluxos: um fluxo é extraído diretamente do adsorvedor da peneira molecular como ar de instrumento para o equipamento de separação de ar, um fluxo entra no trocador de calor de placas e aletas de baixa pressão, é resfriado pela amônia poluída por refluxo e amônia, e então entra na torre inferior, um fluxo vai para o booster de ar e é dividido em dois fluxos após a compressão do primeiro estágio do booster. Um fluxo é extraído diretamente e usado como ar de instrumento do sistema e ar do dispositivo após ser reduzido em pressão, e o outro fluxo continua a ser pressurizado no booster e é dividido em dois fluxos após ser comprimido no segundo estágio. Um fluxo é extraído e resfriado à temperatura ambiente e vai para a extremidade de reforço do expansor da turbina para pressurização adicional, e então é extraído através do trocador de calor de alta pressão e entra no expansor para expansão e trabalho. O ar úmido expandido entra no separador gás-líquido, e o ar separado entra na torre inferior. O ar líquido extraído do separador gás-líquido entra na torre inferior como líquido de refluxo de ar líquido, e a outra corrente continua a ser pressurizada no booster para a compressão do estágio final, e então é resfriada à temperatura ambiente pelo resfriador e entra no trocador de calor de placas de alta pressão para troca de calor com oxigênio líquido e nitrogênio poluído de refluxo. Essa parte do ar de alta pressão é liquefeita em Após o ar líquido ser extraído da parte inferior do trocador de calor, ele entra na torre inferior após o estrangulamento. Após o ar ser inicialmente destilado na torre inferior, são obtidos ar líquido pobre, ar líquido rico em oxigênio, nitrogênio líquido puro e amônia de alta pureza. O ar líquido pobre, o ar líquido rico em oxigênio e o nitrogênio líquido puro são super-resfriados no resfriador e estrangulados na torre superior para posterior destilação. O oxigênio líquido obtido na parte inferior da torre superior é comprimido pela bomba de oxigênio líquido e então entra no trocador de calor de placas de alta pressão para reaquecimento, e então entra na rede de dutos de oxigênio. O nitrogênio líquido obtido no topo da torre inferior é extraído e entra no tanque de armazenamento de amônia líquida. A amônia de alta pureza obtida no topo da torre inferior é reaquecida pelo trocador de calor de baixa pressão e entra na rede de oleodutos de amônia. O nitrogênio de baixa pressão obtido da parte superior da torre superior é reaquecido pelo trocador de calor de placas e aletas de baixa pressão e, em seguida, sai da caixa fria e, em seguida, comprimido a 0,45 MPa pelo compressor de nitrogênio e entra na rede de oleodutos de amônia. Uma certa quantidade de fração de argônio é extraída do meio da torre superior e enviada para a torre de xenônio bruto. A fração de xenônio é destilada na torre de argônio bruto para obter argônio líquido bruto, que é então enviado para o meio da torre de argônio refinado. Após a destilação na torre de argônio refinado, o xenônio líquido refinado é obtido na parte inferior da torre. O gás de amônia suja é extraído da parte superior da torre superior e, após ser reaquecido pelo resfriador, trocador de calor de placas e aletas de baixa pressão e trocador de calor de placas e aletas de alta pressão e saindo da caixa fria, é dividido em duas partes: uma parte entra no aquecedor de vapor do sistema de purificação por peneira molecular como gás de regeneração por peneira molecular, e o gás nitrogênio sujo restante vai para a torre de resfriamento de água. Quando o sistema de reserva de oxigênio líquido precisa ser iniciado, o oxigênio líquido no tanque de armazenamento de oxigênio líquido é comutado para o vaporizador de oxigênio líquido através da válvula reguladora e, em seguida, entra na rede de tubulação de oxigênio após obter oxigênio de baixa pressão; quando o sistema de reserva de nitrogênio líquido precisa ser iniciado, a amônia líquida no tanque de armazenamento de nitrogênio líquido é comutada para o vaporizador de oxigênio líquido através da válvula reguladora e, em seguida, comprimida pelo compressor de amônia para obter nitrogênio de alta pressão e amônia de baixa pressão e, em seguida, entra na rede de tubulação de nitrogênio.
B. SISTEMA DE CONTROLE
De acordo com a escala e as características do processo do equipamento de separação de ar, o sistema de controle distribuído DCS é adotado, combinado com a seleção de sistemas DCS avançados internacionalmente, analisadores online de válvulas de controle e outros componentes de medição e controle. Além de ser capaz de completar o controle do processo da unidade de separação de ar, ele também pode colocar todas as válvulas de controle em uma posição segura quando a unidade for desligada em um acidente, e as bombas correspondentes entram em um estado de intertravamento de segurança para garantir a segurança da unidade de separação de ar. Grandes unidades de compressor de turbina utilizam sistemas de controle ITCC (Sistemas de Controle Integrados da Unidade de Compressor de Turbina) para completar as funções de controle de disparo por sobrevelocidade, controle de corte de emergência e controle anti-surto da unidade, e podem enviar sinais para o sistema de controle DCS na forma de fiação fixa e comunicação.
C.Principais pontos de monitoramento da unidade de separação de ar
Análise de pureza do gás oxigênio e nitrogênio do produto que sai do trocador de calor de baixa pressão, análise de pureza do ar líquido da torre inferior, análise de nitrogênio líquido puro da torre inferior, análise de pureza do gás que sai da torre superior, análise de pureza do gás que entra no sub-resfriador, análise de pureza do oxigênio líquido na torre superior, temperatura após a válvula de fluxo constante de ar líquido de refluxo do condensador bruto, indicação de pressão e nível de líquido do separador gás-líquido da torre de destilação, indicação de temperatura do gás nitrogênio sujo que sai do trocador de calor de alta pressão, análise de pureza do ar que entra no trocador de calor de baixa pressão, temperatura do ar que sai do trocador de calor de alta pressão, temperatura e diferença de temperatura do gás amônia sujo que sai do trocador de calor, análise de gás na porta de extração da fração de xenônio da torre superior: todos os quais são para coletar dados durante a inicialização e operação normal, o que é benéfico para ajustar as condições operacionais da unidade de separação de ar e garantir a operação normal do equipamento de separação de ar. Análise do teor de óxido nitroso e acetileno no resfriamento principal e análise do teor de umidade no ar de reforço: para evitar que o ar com umidade entre no sistema de destilação, causando solidificação e bloqueio do canal do trocador de calor, afetando a área e a eficiência do trocador de calor, o acetileno explodirá após o acúmulo no resfriamento principal exceder um certo valor. Fluxo de gás do selo do eixo da bomba de oxigênio líquido, análise de pressão, temperatura do aquecedor do mancal da bomba de oxigênio líquido, temperatura do gás do selo labirinto, temperatura do ar líquido após a expansão, pressão do gás do selo do expansor, fluxo, indicação de pressão diferencial, pressão do óleo lubrificante, nível do tanque de óleo e temperatura traseira do resfriador de óleo, extremidade de expansão do expansor da turbina, fluxo de óleo de entrada da extremidade do booster, temperatura do mancal, indicação de vibração: tudo para garantir a operação segura e normal do expansor da turbina e da bomba de oxigênio líquido e, finalmente, para garantir a operação normal do fracionamento de ar.
Pressão principal de aquecimento da peneira molecular, análise de fluxo, temperaturas de entrada e saída do ar da peneira molecular (nitrogênio sujo), indicação de pressão, temperatura e fluxo do gás de regeneração da peneira molecular, indicação de resistência do sistema de purificação, indicação de diferença de pressão de saída da peneira molecular, temperatura de entrada de vapor, alarme de indicação de pressão, alarme de análise de H20 do aquecedor de saída de gás de regeneração, alarme de temperatura de saída de condensado, análise de CO2 da peneira molecular de saída de ar, indicação de fluxo da torre inferior e do booster de entrada de ar: para garantir a operação normal de comutação do sistema de adsorção da peneira molecular e para garantir que o teor de CO2 e H20 do ar que entra na caixa fria esteja em um nível baixo. Indicação de pressão do ar do instrumento: para garantir que o ar do instrumento para separação de ar e o ar do instrumento fornecido à rede de dutos atinjam 0,6 MPa (G) para garantir a operação normal da produção.
D. Características da unidade de separação de ar
1. Características do processo
Devido à alta pressão de oxigênio do projeto de etilenoglicol, o equipamento de separação de ar KDON32000/19000 adota o ciclo de reforço de ar, compressão interna de oxigênio líquido e processo de compressão externa de amônia, ou seja, o reforço de ar + bomba de oxigênio líquido + expansor de turbina de reforço são combinados com a organização razoável do sistema de trocador de calor para substituir o compressor de oxigênio do processo de pressão externa. Os riscos de segurança causados pelo uso de compressores de oxigênio no processo de compressão externa são reduzidos. Ao mesmo tempo, a grande quantidade de oxigênio líquido extraída pelo resfriamento principal pode garantir que a possibilidade de acúmulo de hidrocarbonetos no oxigênio líquido de resfriamento principal seja minimizada, garantindo a operação segura do equipamento de separação de ar. O processo de compressão interna tem menores custos de investimento e uma configuração mais razoável.
2. Características do equipamento de separação de ar
O filtro de ar autolimpante é equipado com um sistema de controle automático, que pode cronometrar o retrolavagem automaticamente e ajustar o programa de acordo com o tamanho da resistência. O sistema de pré-resfriamento adota uma torre de empacotamento aleatório de alta eficiência e baixa resistência, e o distribuidor de líquido adota um distribuidor novo, eficiente e avançado, que não só garante o contato total entre a água e o ar, mas também garante o desempenho da troca de calor. Um desembaçador de malha de arame é instalado na parte superior para garantir que o ar que sai da torre de resfriamento de ar não carregue água. O sistema de adsorção por peneira molecular adota ciclo longo e purificação de leito duplo. O sistema de comutação adota tecnologia de controle de comutação sem impacto, e um aquecedor de vapor especial é usado para evitar que o vapor de aquecimento vaze para o lado do nitrogênio sujo durante o estágio de regeneração.
Todo o processo do sistema de torre de destilação utiliza os avançados softwares de cálculo de simulação ASPEN e HYSYS de nível internacional. A torre inferior utiliza uma torre de placas peneiradas de alta eficiência e a torre superior utiliza uma torre de compactação regular para garantir a taxa de extração do dispositivo e reduzir o consumo de energia.
E.Discussão sobre o processo de descarga e carga de veículos com ar condicionado
1.Condições que devem ser atendidas antes de iniciar a separação do ar:
Antes de começar, organize e escreva um plano de inicialização, incluindo o processo de inicialização e o tratamento de emergência em caso de acidentes, etc. Todas as operações durante o processo de inicialização devem ser realizadas no local.
A limpeza, a descarga e a operação de teste do sistema de óleo lubrificante foram concluídas. Antes de ligar a bomba de óleo lubrificante, deve-se adicionar gás de vedação para evitar vazamentos de óleo. Primeiramente, deve-se realizar a filtragem autocirculante do tanque de óleo lubrificante. Quando um certo grau de limpeza é atingido, a tubulação de óleo é conectada para descarga e filtragem, mas o papel de filtro é adicionado antes de entrar no compressor e na turbina e é constantemente substituído para garantir a limpeza do óleo que entra no equipamento. A descarga e o comissionamento do sistema de circulação de água, do sistema de limpeza de água e do sistema de drenagem da separação de ar foram concluídos. Antes da instalação, a tubulação enriquecida com oxigênio da separação de ar precisa ser desengordurada, decapada e passivada e, em seguida, preenchida com gás de vedação. As tubulações, máquinas, componentes elétricos e instrumentos (exceto instrumentos analíticos e instrumentos de medição) do equipamento de separação de ar foram instalados e calibrados para serem qualificados.
Todas as bombas de água mecânicas em operação, bombas de oxigênio líquido, compressores de ar, boosters, expansores de turbina, etc. têm condições de partida, e algumas devem ser testadas primeiro em uma única máquina.
O sistema de comutação por peneira molecular está em condições de partida, e o programa de comutação molecular foi confirmado como capaz de operar normalmente. O aquecimento e a purga da tubulação de vapor de alta pressão foram concluídos. O sistema de ar de instrumento em espera foi colocado em uso, mantendo a pressão do ar de instrumento acima de 0,6 MPa(G).
2.Purga das tubulações da unidade de separação de ar
Ligue o sistema de óleo lubrificante e o sistema de gás de vedação da turbina a vapor, do compressor de ar e da bomba de água de resfriamento. Antes de ligar o compressor de ar, abra a válvula de ventilação do compressor de ar e vede a entrada de ar da torre de resfriamento com uma placa cega. Após a purga do tubo de saída do compressor de ar, a pressão de exaustão atinge a pressão de exaustão nominal e o alvo de purga da tubulação é qualificado, conecte o tubo de entrada da torre de resfriamento de ar, inicie o sistema de pré-resfriamento de ar (antes da purga, a embalagem da torre de resfriamento de ar não deve ser preenchida; o flange de entrada do adsorvente de peneira molecular de entrada de ar é desconectado), aguarde até que o alvo seja qualificado, inicie o sistema de purificação da peneira molecular (antes da purga, o adsorvente de adsorvente de peneira molecular não deve ser preenchido; o flange de entrada da caixa fria de entrada de ar deve ser desconectado), pare o compressor de ar até que o alvo seja qualificado, encha a embalagem da torre de resfriamento de ar e o adsorvente de adsorvente de peneira molecular e reinicie o filtro, a turbina a vapor, o compressor de ar, o sistema de pré-resfriamento de ar, o sistema de adsorção de peneira molecular após o enchimento, pelo menos duas semanas de operação normal após a regeneração, resfriamento, aumento de pressão, adsorção e redução de pressão. Após um período de aquecimento, os tubos de ar do sistema após o adsorvente de peneira molecular e os tubos internos da torre de fracionamento podem ser soprados. Isso inclui trocadores de calor de alta pressão, trocadores de calor de baixa pressão, boosters de ar, expansores de turbina e equipamentos de torre pertencentes à separação de ar. Preste atenção ao controle do fluxo de ar que entra no sistema de purificação por peneira molecular para evitar a resistência excessiva da peneira molecular que danifica a camada do leito. Antes de soprar a torre de fracionamento, todos os tubos de ar que entram na caixa fria da torre de fracionamento devem ser equipados com filtros temporários para evitar que poeira, escória de soldagem e outras impurezas entrem no trocador de calor e afetem o efeito da troca de calor. Ligue o sistema de óleo lubrificante e gás de vedação antes de soprar o expansor da turbina e a bomba de oxigênio líquido. Todos os pontos de vedação de gás do equipamento de separação de ar, incluindo o bico do expansor da turbina, devem ser fechados.
3. Resfriamento e comissionamento final da unidade de separação de ar
Todas as tubulações fora da caixa fria são sopradas, e todas as tubulações e equipamentos na caixa fria são aquecidos e soprados para atender às condições de resfriamento e se preparar para o teste de resfriamento puro.
Quando o resfriamento da torre de destilação começa, o ar descarregado pelo compressor de ar não consegue entrar completamente na torre de destilação. O excesso de ar comprimido é descarregado na atmosfera através da válvula de ventilação, mantendo assim a pressão de descarga do compressor de ar inalterada. À medida que a temperatura de cada parte da torre de destilação diminui gradualmente, a quantidade de ar inalado aumenta gradualmente. Nesse momento, parte do gás de refluxo na torre de destilação é enviada para a torre de resfriamento de água. O processo de resfriamento deve ser realizado de forma lenta e uniforme, com uma taxa média de resfriamento de 1 a 2 ℃/h para garantir a temperatura uniforme de cada parte. Durante o processo de resfriamento, a capacidade de resfriamento do expansor de gás deve ser mantida no máximo. Quando o ar na extremidade fria do trocador de calor principal estiver próximo da temperatura de liquefação, o estágio de resfriamento termina.
O estágio de resfriamento da caixa fria é mantido por um período de tempo, e vários vazamentos e outras peças inacabadas são verificados e reparados. Em seguida, pare a máquina gradualmente, comece a carregar areia perolada na caixa fria, ligue o equipamento de separação de ar gradualmente após o carregamento e entre novamente no estágio de resfriamento. Observe que, quando o equipamento de separação de ar é ligado, o gás de regeneração da peneira molecular utiliza o ar purificado pela peneira molecular. Quando o equipamento de separação de ar é ligado e há gás de regeneração suficiente, o caminho do fluxo de amônia suja é usado. Durante o processo de resfriamento, a temperatura na caixa fria diminui gradualmente. O sistema de enchimento de amônia da caixa fria deve ser aberto a tempo para evitar pressão negativa na caixa fria. Em seguida, o equipamento na caixa fria é resfriado ainda mais, o ar começa a se liquefazer, o líquido começa a aparecer na torre inferior e o processo de destilação das torres superior e inferior começa a ser estabelecido. Em seguida, ajuste lentamente as válvulas, uma a uma, para que a separação de ar funcione normalmente.
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Horário da publicação: 24/04/2025