Die Luftzerlegungsanlage KDON-32000/19000 ist die wichtigste unterstützende öffentliche technische Anlage für das 200.000-t/a-Ethylenglykol-Projekt. Sie versorgt hauptsächlich die Druckvergasungsanlage, die Ethylenglykol-Syntheseanlage, die Schwefelrückgewinnung und die Abwasserbehandlung mit Rohwasserstoff und liefert Hoch- und Niederdruckstickstoff für verschiedene Anlagen des Ethylenglykol-Projekts zur Anfahrspülung und Abdichtung sowie Anlagenluft und Instrumentenluft.
A. TECHNISCHER PROZESS
Die Luftzerlegungsanlage KDON32000/19000 wird von Newdraft entwickelt und hergestellt. Sie basiert auf einem Prozessablaufschema mit vollständiger Niederdruck-Molekularadsorptionsreinigung, Kühlung durch einen Expansionsmechanismus mit Luftverstärkungsturbine, interner Sauerstoffkompression des Produkts, externer Niederdruck-Stickstoffkompression und Luftverstärkungszirkulation. Der untere Turm verfügt über einen hocheffizienten Siebplattenturm, der obere Turm über strukturierte Packungen und einen vollständigen Destillationsprozess zur wasserstofffreien Argonproduktion.
Die Rohluft wird durch den Einlass angesaugt, und der selbstreinigende Luftfilter entfernt Staub und andere mechanische Verunreinigungen. Nach dem Filter gelangt die Luft in den Radialkompressor und wird dort komprimiert, bevor sie in den Luftkühlturm gelangt. Während der Kühlung werden auch leicht wasserlösliche Verunreinigungen gereinigt. Nach Verlassen des Kühlturms gelangt die Luft zum Umschalten in den Molekularsiebreiniger. Kohlendioxid, Acetylen und Feuchtigkeit werden adsorbiert. Der Molekularsiebreiniger verfügt über zwei Schaltmodi: einen Arbeitsmodus und einen Regenerationsmodus. Der Arbeitszyklus des Reinigers beträgt etwa 8 Stunden, wobei alle 4 Stunden ein einzelner Reiniger umgeschaltet wird. Die automatische Umschaltung erfolgt über ein editierbares Programm.
Die Luft nach dem Molekularsieb-Adsorber wird in drei Ströme aufgeteilt: Ein Strom wird direkt aus dem Molekularsieb-Adsorber als Instrumentenluft für die Luftzerlegungsanlage abgesaugt; ein Strom gelangt in den Niederdruck-Lamellenwärmetauscher, wird durch den Rückfluss von verunreinigtem Ammoniak und Ammoniak gekühlt und gelangt dann in den unteren Turm; ein Strom wird zum Luftverdichter geleitet und nach dessen Kompression in der ersten Stufe in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wird direkt abgesaugt und nach Druckreduzierung als System-Instrumentenluft und Geräteluft verwendet; der andere Strom wird im Verdichter weiter unter Druck gesetzt und nach der Kompression in der zweiten Stufe in zwei Ströme aufgeteilt. Ein Strom wird abgesaugt, auf Raumtemperatur abgekühlt und zur weiteren Druckbeaufschlagung zum Verdichterende des Turbinenexpanders geleitet; anschließend wird er durch den Hochdruckwärmetauscher abgesaugt und gelangt zur Expansion und Bearbeitung in den Expander. Die expandierte feuchte Luft gelangt in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider, und die getrennte Luft gelangt in den unteren Turm. Die aus dem Gas-Flüssigkeits-Abscheider abgesaugte Flüssigluft gelangt als Flüssigluft-Rückfluss in den unteren Turm. Der andere Teilstrom wird im Booster bis zur letzten Kompressionsstufe weiter verdichtet, dann im Kühler auf Raumtemperatur abgekühlt und gelangt zum Wärmeaustausch mit Flüssigsauerstoff und rückfließendem, verunreinigtem Stickstoff in den Hochdruck-Lamellenwärmetauscher. Dieser Teil der Hochdruckluft wird verflüssigt. Nachdem die Flüssigluft unten aus dem Wärmetauscher abgesaugt wurde, gelangt sie gedrosselt in den unteren Turm. Nach der Destillation im unteren Turm entstehen magere Flüssigluft, sauerstoffreiche Flüssigluft, reiner Flüssigstickstoff und hochreines Ammoniak. Die magere Flüssigluft, die sauerstoffreiche Flüssigluft und der reine Flüssigstickstoff werden im Kühler unterkühlt und zur weiteren Destillation in den oberen Turm gedrosselt. Der am Boden des oberen Turms gewonnene Flüssigsauerstoff wird von der Flüssigsauerstoffpumpe komprimiert und gelangt zur Wiedererwärmung in den Hochdruck-Lamellenwärmetauscher und anschließend in das Sauerstoffleitungsnetz. Der oben im unteren Turm gewonnene flüssige Stickstoff wird abgesaugt und gelangt in den Lagertank für flüssiges Ammoniak. Das oben im unteren Turm gewonnene hochreine Ammoniak wird im Niederdruck-Wärmetauscher wieder erhitzt und gelangt in das Ammoniak-Rohrleitungsnetz. Der im oberen Teil des oberen Turms gewonnene Niederdruck-Stickstoff wird im Niederdruck-Lamellenwärmetauscher wieder erhitzt und verlässt dann die Coldbox. Anschließend wird er im Stickstoffkompressor auf 0,45 MPa komprimiert und gelangt in das Ammoniak-Rohrleitungsnetz. Eine bestimmte Menge Argonfraktion wird aus der Mitte des oberen Turms abgesaugt und zum Rohxenonturm geleitet. Die Xenonfraktion wird im Rohargonturm destilliert, um flüssiges Rohargon zu erhalten, das dann in die Mitte des raffinierten Argonturms geleitet wird. Nach der Destillation im raffinierten Argonturm wird am Boden des Turms raffiniertes flüssiges Xenon gewonnen. Das verschmutzte Ammoniakgas wird aus dem oberen Teil des Turms abgesaugt und nach der Wiedererwärmung durch den Kühler sowie den Niederdruck-Lamellenwärmetauscher und den Hochdruck-Lamellenwärmetauscher und dem Verlassen der Coldbox in zwei Teile geteilt: Ein Teil gelangt als Molekularsieb-Regenerationsgas in den Dampferhitzer des Molekularsieb-Reinigungssystems und das verbleibende verschmutzte Stickstoffgas geht zum Wasserkühlturm. Wenn das Flüssigsauerstoff-Backup-System gestartet werden muss, wird der flüssige Sauerstoff im Flüssigsauerstoff-Speichertank über das Regelventil in den Flüssigsauerstoffverdampfer umgeschaltet und gelangt dann nach Erhalt von Niederdrucksauerstoff in das Sauerstoff-Rohrleitungsnetz. Wenn das Flüssigstickstoff-Backup-System gestartet werden muss, wird das flüssige Ammoniak im Flüssigstickstoff-Speichertank über das Regelventil in den Flüssigsauerstoffverdampfer umgeschaltet und dann durch den Ammoniakkompressor komprimiert, um Hochdruckstickstoff und Niederdruckammoniak zu erhalten und gelangt dann in das Stickstoff-Rohrleitungsnetz.
B. STEUERSYSTEM
Je nach Größe und Prozesseigenschaften der Luftzerlegungsanlage wird das verteilte DCS-Steuerungssystem eingesetzt, kombiniert mit international führenden DCS-Systemen, Online-Analysatoren für Regelventile und weiteren Mess- und Steuerungskomponenten. Neben der vollständigen Prozesssteuerung der Luftzerlegungsanlage kann es auch alle Regelventile bei einer Störfallabschaltung in eine sichere Position bringen und die zugehörigen Pumpen in einen Sicherheitsverriegelungszustand versetzen, um die Sicherheit der Luftzerlegungsanlage zu gewährleisten. Große Turbinenkompressoranlagen nutzen ITCC-Steuerungssysteme (Integrierte Steuerungssysteme für Turbinenkompressoranlagen), um die Funktionen der Überdrehzahl-, Notabschaltungs- und Überspannungsschutzregelung zu erfüllen und Signale über Festverdrahtung und Kommunikation an das DCS-Steuerungssystem zu senden.
C. Hauptüberwachungspunkte der Luftzerlegungsanlage
Reinheitsanalyse des Produkt-Sauerstoffs und -Stickstoffgases, das den Niederdruck-Wärmetauscher verlässt, Reinheitsanalyse der flüssigen Luft des unteren Turms, Analyse des reinen flüssigen Stickstoffs des unteren Turms, Reinheitsanalyse des Gases, das den oberen Turm verlässt, Reinheitsanalyse des Gases, das den Unterkühler eintritt, Reinheitsanalyse des flüssigen Sauerstoffs im oberen Turm, Temperatur nach dem Flüssigluft-Rückflussventil des Rohölkondensators, Druck- und Flüssigkeitsstandsanzeige des Gas-Flüssigkeits-Abscheiders des Destillationsturms, Temperaturanzeige des verschmutzten Stickstoffgases, das den Hochdruck-Wärmetauscher verlässt, Reinheitsanalyse der Luft, die den Niederdruck-Wärmetauscher eintritt, Lufttemperatur, die den Hochdruck-Wärmetauscher verlässt, Temperatur und Temperaturdifferenz des verschmutzten Ammoniakgases, das den Wärmetauscher verlässt, Gasanalyse an der Xenon-Fraktions-Extraktionsöffnung des oberen Turms: All dies dient der Erfassung von Daten während der Inbetriebnahme und des Normalbetriebs, was für die Anpassung der Betriebsbedingungen der Luftzerlegungsanlage und die Sicherstellung des Normalbetriebs der Luftzerlegungsausrüstung von Vorteil ist. Analyse des Lachgas- und Acetylengehalts in der Hauptkühlung und Analyse des Feuchtigkeitsgehalts in der Ladeluft: Um zu verhindern, dass feuchte Luft in das Destillationssystem gelangt, was zu Verfestigung und Verstopfung des Wärmetauscherkanals führt und so die Fläche und Effizienz des Wärmetauschers beeinträchtigt. Acetylen explodiert, wenn die Ansammlung in der Hauptkühlung einen bestimmten Wert überschreitet. Gasfluss und Druckanalyse der Wellendichtung der Flüssigsauerstoffpumpe, Temperatur der Lagerheizung der Flüssigsauerstoffpumpe, Gastemperatur der Labyrinthdichtung, Flüssiglufttemperatur nach der Expansion, Gasdruck und Durchfluss des Expander-Dichtungsgases, Anzeige des Differenzdrucks, Schmieröldruck, Öltankfüllstand und Temperatur an der Rückseite des Ölkühlers, Expansionsende des Turbinenexpanders, Öleinlassfluss am Booster-Ende, Lagertemperatur, Vibrationsanzeige: All dies dient der Gewährleistung eines sicheren und normalen Betriebs des Turbinenexpanders und der Flüssigsauerstoffpumpe und letztendlich der Gewährleistung eines normalen Betriebs der Luftzerlegung.
Hauptdruck der Molekularsiebheizung, Durchflussanalyse, Ein- und Auslasstemperaturen der Molekularsiebluft (schmutziger Stickstoff), Druckanzeige, Temperatur und Durchfluss des Molekularsieb-Regenerationsgases, Widerstandsanzeige des Reinigungssystems, Anzeige der Druckdifferenz am Molekularsiebauslass, Dampfeinlasstemperatur, Druckanzeigealarm, H2O-Analysealarm der Regenerationsgasauslassheizung, Alarm der Kondensatauslasstemperatur, CO2-Analyse des Molekularsiebs am Luftauslass, Anzeige des unteren Lufteinlassturms und des Booster-Durchflusses: um den normalen Schaltbetrieb des Molekularsieb-Adsorptionssystems sicherzustellen und um sicherzustellen, dass der CO2- und H2O-Gehalt der in die Coldbox eintretenden Luft niedrig ist. Anzeige des Instrumentenluftdrucks: um sicherzustellen, dass die Instrumentenluft zur Luftzerlegung und die dem Rohrleitungsnetz zugeführte Instrumentenluft 0,6 MPa (G) erreichen, um den normalen Produktionsbetrieb sicherzustellen.
D. Eigenschaften der Luftzerlegungsanlage
1. Prozessmerkmale
Aufgrund des hohen Sauerstoffdrucks im Ethylenglykol-Projekt verwendet die Luftzerlegungsanlage KDON32000/19000 einen Luftverstärkungszyklus, eine interne Flüssigsauerstoffkompression und eine externe Ammoniakkompression. Das bedeutet, dass die Kombination aus Luftverstärkung, Flüssigsauerstoffpumpe und Booster-Turbinenexpander mit einem sinnvollen Wärmetauschersystem den externen Druckprozess-Sauerstoffkompressor ersetzt. Die Sicherheitsrisiken durch den Einsatz von Sauerstoffkompressoren im externen Kompressionsprozess werden reduziert. Gleichzeitig kann durch die große Menge an Flüssigsauerstoff, die durch die Hauptkühlung extrahiert wird, die Möglichkeit einer Kohlenwasserstoffansammlung im flüssigen Hauptkühlsauerstoff minimiert werden, um den sicheren Betrieb der Luftzerlegungsanlage zu gewährleisten. Das interne Kompressionsverfahren zeichnet sich durch geringere Investitionskosten und eine kostengünstigere Konfiguration aus.
2. Eigenschaften von Luftzerlegungsanlagen
Der selbstreinigende Luftfilter ist mit einer automatischen Steuerung ausgestattet, die die Rückspülung automatisch zeitlich steuert und das Programm an die Größe des Widerstands anpasst. Das Vorkühlsystem verfügt über einen hocheffizienten Füllkörperturm mit geringem Widerstand, und der Flüssigkeitsverteiler ist ein neuer, effizienter und moderner Verteiler, der nicht nur den vollständigen Kontakt zwischen Wasser und Luft, sondern auch die Wärmeaustauschleistung sicherstellt. Ein Demister aus Drahtgeflecht auf der Oberseite stellt sicher, dass die Luft aus dem Luftkühlturm kein Wasser mit sich führt. Das Molekularsieb-Adsorptionssystem verfügt über eine Langzeit- und Doppelschicht-Bettreinigung. Das Schaltsystem verfügt über eine stoßfreie Schaltsteuerungstechnologie, und ein spezieller Dampferhitzer verhindert, dass während der Regenerationsphase Heizdampf auf die Seite mit verschmutztem Stickstoff austritt.
Der gesamte Prozess des Destillationsturmsystems basiert auf international fortschrittlichen Simulationsberechnungen der Software ASPEN und HYSYS. Der untere Turm verfügt über einen hocheffizienten Siebplattenturm und der obere Turm über einen regulären Füllturm, um die Extraktionsrate des Geräts sicherzustellen und den Energieverbrauch zu senken.
E.Diskussion über den Prozess des Entladens und Beladens von klimatisierten Fahrzeugen
1.Bedingungen, die vor Beginn der Luftzerlegung erfüllt sein sollten:
Organisieren und schreiben Sie vor dem Start einen Anlaufplan, der den Anlaufprozess und die Notfallbehandlung bei Unfällen usw. enthält. Alle Vorgänge während des Anlaufprozesses müssen vor Ort durchgeführt werden.
Reinigung, Spülung und Probebetrieb des Schmierölsystems sind abgeschlossen. Vor dem Starten der Schmierölpumpe muss Sperrgas eingefüllt werden, um Öllecks zu vermeiden. Zunächst muss die selbstzirkulierende Filterung des Schmieröltanks durchgeführt werden. Sobald ein bestimmter Reinheitsgrad erreicht ist, wird die Ölleitung zum Spülen und Filtern angeschlossen. Vor dem Eintritt in Kompressor und Turbine wird Filterpapier eingelegt und regelmäßig ausgetauscht, um die Sauberkeit des eintretenden Öls zu gewährleisten. Spülung und Inbetriebnahme des Umlaufwassersystems, des Wasserreinigungssystems und des Abflusssystems der Luftzerlegung sind abgeschlossen. Vor der Installation muss die sauerstoffangereicherte Rohrleitung der Luftzerlegung entfettet, gebeizt und passiviert und anschließend mit Sperrgas gefüllt werden. Die Rohrleitungen, Maschinen, elektrischen Anlagen und Instrumente (ausgenommen Analyse- und Messgeräte) der Luftzerlegungsanlage wurden installiert und kalibriert, um die Eignung zu gewährleisten.
Alle in Betrieb befindlichen mechanischen Wasserpumpen, Flüssigsauerstoffpumpen, Luftkompressoren, Booster, Turbinenexpander usw. verfügen über die erforderlichen Startbedingungen, und einige sollten zunächst an einer einzelnen Maschine getestet werden.
Das Molekularsieb-Schaltsystem ist startbereit, und der Normalbetrieb des Molekularsieb-Schaltprogramms wurde bestätigt. Das Heizen und Spülen der Hochdruckdampfleitung ist abgeschlossen. Das Standby-Instrumentenluftsystem wurde in Betrieb genommen und hält den Instrumentenluftdruck über 0,6 MPa(G).
2.Spülen der Rohrleitungen der Luftzerlegungsanlage
Starten Sie das Schmierölsystem und das Sperrgassystem der Dampfturbine, des Luftkompressors und der Kühlwasserpumpe. Öffnen Sie vor dem Starten des Luftkompressors das Entlüftungsventil des Luftkompressors und verschließen Sie den Lufteinlass des Luftkühlturms mit einer Blindplatte. Nachdem das Auslassrohr des Luftkompressors gespült wurde, der Abgasdruck den Nennabgasdruck erreicht und das Spülziel der Rohrleitung erreicht ist, schließen Sie das Einlassrohr des Luftkühlturms an und starten Sie das Luftvorkühlsystem (vor dem Spülen darf die Packung des Luftkühlturms nicht gefüllt sein; der Einlassflansch des Molekularsiebadsorbers ist abgeklemmt). Warten Sie, bis das Ziel erreicht ist, und starten Sie das Molekularsiebreinigungssystem (vor dem Spülen darf das Adsorbens des Molekularsiebadsorbers nicht gefüllt sein; der Einlassflansch der Luftkühlbox ist abgeklemmt). Stoppen Sie den Luftkompressor, bis das Ziel erreicht ist. Füllen Sie die Packung des Luftkühlturms und das Adsorbens des Molekularsiebadsorbers. Starten Sie nach dem Füllen Filter, Dampfturbine, Luftkompressor, Luftvorkühlsystem und Molekularsiebadsorptionssystem neu. Nach Regeneration, Abkühlung, Druckerhöhung, Adsorption und Druckreduzierung sollte der Betrieb mindestens zwei Wochen lang normal laufen. Nach einer Aufheizphase können die Luftleitungen des Systems nach dem Molekularsiebadsorber und die internen Rohre des Fraktionierturms abgeblasen werden. Dazu gehören Hochdruck-Wärmetauscher, Niederdruck-Wärmetauscher, Luftverstärker, Turbinenexpander und Turmausrüstung zur Luftzerlegung. Achten Sie darauf, den Luftstrom in das Molekularsieb-Reinigungssystem zu kontrollieren, um einen übermäßigen Molekularsiebwiderstand zu vermeiden, der die Bettschicht beschädigt. Vor dem Blasen des Fraktionierturms müssen alle Luftleitungen, die in die Kaltbox des Fraktionierturms führen, mit temporären Filtern ausgestattet werden, um zu verhindern, dass Staub, Schweißschlacke und andere Verunreinigungen in den Wärmetauscher gelangen und den Wärmeaustauscheffekt beeinträchtigen. Starten Sie das Schmieröl- und Sperrgassystem, bevor Sie den Turbinenexpander und die Flüssigsauerstoffpumpe blasen. Alle Gasdichtungspunkte der Luftzerlegungsanlage, einschließlich der Düse des Turbinenexpanders, müssen geschlossen sein.
3. Rohkühlung und endgültige Inbetriebnahme der Luftzerlegungsanlage
Alle Rohrleitungen außerhalb der Coldbox werden abgeblasen, und alle Rohrleitungen und Geräte in der Coldbox werden erhitzt und abgeblasen, um die Kühlbedingungen zu erfüllen und den Bare-Cooling-Test vorzubereiten
Wenn die Kühlung des Destillationsturms beginnt, kann die vom Kompressor ausgestoßene Luft nicht vollständig in den Destillationsturm gelangen. Die überschüssige Druckluft wird über das Entlüftungsventil in die Atmosphäre abgelassen, wodurch der Auslassdruck des Kompressors unverändert bleibt. Mit der allmählichen Abnahme der Temperatur in den einzelnen Teilen des Destillationsturms steigt die eingeatmete Luftmenge allmählich an. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Teil des Rückflussgases im Destillationsturm zum Wasserkühlturm geleitet. Der Kühlvorgang sollte langsam und gleichmäßig erfolgen, mit einer durchschnittlichen Abkühlrate von 1 bis 2 °C/h, um eine gleichmäßige Temperatur aller Teile zu gewährleisten. Während des Kühlvorgangs sollte die Kühlleistung des Gasexpanders maximal gehalten werden. Wenn die Luft am kalten Ende des Hauptwärmetauschers nahe der Verflüssigungstemperatur ist, endet die Kühlphase.
Die Kühlphase der Coldbox wird eine Zeit lang aufrechterhalten, und verschiedene Lecks und andere unfertige Teile werden überprüft und repariert. Anschließend wird die Maschine schrittweise angehalten, Perlensand in die Coldbox geladen, die Luftzerlegungsanlage nach dem Laden schrittweise gestartet und die Kühlphase erneut gestartet. Beachten Sie, dass beim Starten der Luftzerlegungsanlage das Regenerationsgas des Molekularsiebs die vom Molekularsieb gereinigte Luft verwendet. Wenn die Luftzerlegungsanlage gestartet wird und genügend Regenerationsgas vorhanden ist, wird der verschmutzte Ammoniak-Flussweg verwendet. Während des Abkühlvorgangs sinkt die Temperatur in der Coldbox allmählich. Das Ammoniak-Füllsystem der Coldbox sollte rechtzeitig geöffnet werden, um Unterdruck in der Coldbox zu vermeiden. Anschließend wird die Anlage in der Coldbox weiter abgekühlt, die Luft beginnt sich zu verflüssigen, Flüssigkeit tritt im unteren Turm aus und der Destillationsprozess im oberen und unteren Turm beginnt. Anschließend werden die Ventile langsam nacheinander eingestellt, um die Luftzerlegung normal laufen zu lassen.
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Veröffentlichungszeit: 24. April 2025