Cпециализированный журнал, освещающий события в индустрии промышленных газов и криогенного оборудования.
Получите доступ к уникальным авторским статьям и оптимизированным цифровым версиям печатных изданий прямо сейчас!
Воздухоразделительная установка ККж-0,15 предназначена для производства газообразного и жидкого технического кислорода, а также жидкого азота.
Работа установки возможна в 4-х режимах:
Режим I (основной). Производство газообразного технического кислорода I-го сорта высокого давления.
Режим II . Производство газообразного кислорода повышенной чистоты (99,9 % О2) высокого давления.
Режим III . Производство жидкого технического кислорода I-го сорта.
Режим IV . Производство жидкого азота 2-го сорта.
Среднесуточное значение температуры наружного воздуха в холодное время года должно быть не ниже минус 40 0С.
Минимальное давление всасываемого воздуха 92 кПа (690 мм. рт. ст.).
Установку допускается эксплуатировать в районах с сейсмичностью до 8 баллов.
Масса установки (без компрессора) 10,7 т.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Наименование параметра |
Значение параметра |
|||
установки в каждом из режимов, не менее: |
Режим I |
Режим II |
Режим III |
Режим IV |
Кислород газообразный, м3/ч |
150 |
|
|
|
Кислород газообразный повышенной чистоты, м3/ч |
|
130 |
|
|
Кислород жидкий, кг/ч |
|
|
90 |
|
Азот жидкий, кг/ч |
|
|
|
70 |
2. Чистота продуктов разделения, % об. О2 |
|
|
|
|
Кислород жидкий и газообразный I-го сорта, не менее |
99,7 |
99,9 |
|
|
Кислород газообразный повышенной чистоты, не менее |
|
|
99,7 |
|
Азот жидкий, не более |
|
|
|
1 |
3. Давления продуктов разделения на выходе не более, МПа (кгс/см2) |
||||
Кислород газообразный |
0,0392 (0,4) |
|
|
|
Кислород жидкий |
|
19,61 (200) |
19,61 (200) |
|
Азот жидкий |
|
|
|
0,392 (4) |
4. Массовая концентрация водяных паров в газообразном кислороде, соответствующая точке росы минус 70 0С, не более, кг/м3 (г/м3) |
2,8 . 10-6 (2,8 . 10-3)
|
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
Наименование показателей |
Норма |
1. Установленная мощность токоприемников, кВт |
|
Электродвигатель воздушного компрессора |
200 |
Электроподогреватель блока очистки |
30 |
Электродвигатель маслонасоса турбодетандера |
1,5 |
Электродвигатель насоса жидкого кислорода |
5,5 |
Щита управления |
2 |
Итого, для всей установки: |
239 |
2. Потребляемая мощность, не более, кВт |
|
2.1. Режимы I, II |
215 |
2.2. Режимы III, IV |
221 |
3. Удельный расход электроэнергии, кВт.ч/м3(кВт.ч/кг) |
|
3.1. Режим I |
1,43 |
3.2. Режим II |
1,65 |
3.3. Режим III |
2,45 |
3.4. Режим IV |
3,15 |
4. Расход охлаждающей воды температурой, не более 30 0С, м3/ч |
15 |
ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Наименование параметра |
Норма |
1. Назначенный ресурс до остановки для отогрева, суток |
180 |
2. Длительность пускового периода, ч |
16 |
3. Длительность отогрева, ч |
8 |
4. Назначенный срок службы, лет |
20 |
5. Средний срок службы до капитального ремонта, лет |
8 |
КОМПЛЕКТНОСТЬ ПОСТАВКИ ОБОРУДОВАНИЯ
Наименование |
Количество |
1. Блок разделения полным комплектом |
1 |
2. Блок очистки полным комплектом |
1 |
3. Компрессор воздушный 305ВП-16/70 |
1 |
4. Влагоотделитель |
2 |
5. Теплообменник-ожижитель |
1 |
6. Турбодетандерный агрегат |
1 |
7. Теплообменник безопасности |
1 |
8. Испаритель быстрого слива |
1 |
9. Электроподогреватель |
1 |
10. Комплект монтажных элементов |
1 к-т |
11. Комплект межблочной арматуры |
1 к-т |
12. Комплект запасных частей |
1 к-т |
13. Комплект КИПиА |
1 к-т |
14. Комплект эксплуатационных документов |
1 к-т |
Примечания : Воздушный компрессор входит в комплект поставки по договоренности с Заказчиком.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТАНОВКИ
Описание работы установки ККж-0,15 и обозначение аппаратов в соответствии со схемой. Все давления при описании схемы даны как абсолютная величина.
Режим I – производство газообразного технического кислорода высокого давления
Атмосферный воздух в количестве 960 м3/ч сжимается в компрессоре - К1 до давления 45…48 кгс/см2 и, после охлаждения в концевом холодильнике компрессора, при температуре 313 К направляется во влагоотделитель А1, а затем в теплообменник-ожижитель А2, где за счет теплообмена с обратными потоками отбросного азота и продукционного кислорода его температура достигает 281 К.
Предварительно охлажденный воздух через влагоотделиль А3 попадает в блок комплексной цеолитовой очистки и осушки воздуха БО, где его осушают от паров воды, очищают от углекислоты и углеводородов.
Сухой и чистый воздух после блока очистки при температуре 283 К подается в основной теплообменник А4, где за счет теплообмена с отбросным азотом и продукционным кислородом охлаждается до 156 К. При этой температуре часть воздуха (около 75 %) отбирается для расширения в турбодетандере ТD до давления 6,7 кгс/см2 и далее поступает в куб нижней ректификационной колонны А5. Оставшаяся часть воздуха доохлаждается в нижней секции основного теплообменника А4 до температуры 121 К. После основного теплообменника эта часть воздуха дросселируется через регулирующий клапан на 7-ю тарелку нижней колонны А5.
В нижней ректификационной колонне А5 происходит предварительное разделение воздуха на обогащенную до 33 % об. 02 кубовую жидкость и азотную флегму с содержанием 2,5 % об. 02 .
Кубовая жидкость при температуре 101,3 К отбирается из куба нижней колонны и подается в переохладитель А6 (секцию охлаждения кубовой жидкости), где за счет теплообмена с отбросным азотом переохлаждается до температуры 96,8 К. После этого аппарата поток кубовой жидкости дросселируется до давления 1,45 кгс/см2 и через межтрубное пространство переохладителя жидкого кислорода А7 подается на 41-ю тарелку верхней ректификационной колонны А8.
Азотная флегма при температуре 97,8 К отбирается из верхней части нижней колонны и направляется в переохладитель А6 (секцию охлаждения азотной флегмы), где за счет теплообмена с отбросным азотом переохлаждается до температуры 95,8 К. Охлажденная азотная флегма дросселируется через регулирующий клапан до 1,4 кгс/см2 и при температуре 80,8 К вводится на верхнюю тарелку для орошения верхней колонны А8.
Технический кислород с концентрацией 99,7 % об. 02 отбирается из куба верхней колонны в жидком состоянии и подается в переохладитель жидкого кислорода А7, где за счет кипения кубовой жидкости его охлаждают с 94,8 К до 87,5 К. После охлаждения продукционный кислород с помощью насоса Н нагнетают в кислородную секцию основного теплообменника А4 . В основном теплообменнике кислород газифицируется и нагревается до 277 К, после чего подает в теплообменник–ожижитель А2, где он нагревается до 298 К. Из теплообменника А2 газообразный кислород через наполнительную рампу закачивается в баллоны или реципиенты.
Отбросной азот с концентрацией 2…2,5 % об. 02 при температуре 80,8 К из верха колонны А8 последовательно проходит межтрубные пространства переохладителя азотной флегмы и кубовой жидкости А6, основного теплообменника А4 и теплообменника–ожижителя А2, нагревается до температуры 308 К и делится на две части: одна часть - сбрасывается в атмосферу, другая – подается в электроподогреватель и далее на регенерацию либо охлаждение блока очистки БО.
Принципиальная схема воздухоразделительной установки ККж-0,15:
Режим II – производство газообразного кислорода повышенной чистоты
Работа установки в этом режиме идентична режиму I. Отличие заключается в уменьшении отбора жидкого кислорода из куба верхней колонны путем снижения производительности насоса жидкого кислорода Н. Уменьшение производительности регламентируется концентрацией кислорода повышенной чистоты – 99,9 % О2.
Режим III – производство жидкого технического кислорода
Отличие работы установки в этом режиме заключается в повышении давления после компрессора 65…70 кгс/см2. При этом насос жидкого кислорода Н отключен, а жидкий охлажденный кислород сливается после переохладителя А7 в емкость потребителю. Температура воздуха перед турбодетандером повышается до 180 К.
Режим IV – производство жидкого азота
В этом режиме давление воздуха в цикле также максимальное. Насос Н отключен. Часть азотной флегмы после переохладителя А6 через регулирующий вентиль подается в емкость потребителю. Т.к. в этом режиме не производится технологический отбор жидкого кислорода, то для обеспечения проточности конденсатора установки производится принудительный слив небольшого количества жидкости (0,5% от перерабатываемого воздуха) из куба верхней колонны в теплообменник безопасности. В этом аппарате происходит испарение сливаемой жидкости за счет теплообмена с проточной водой. Это необходимо для предотвращения возможного накопления ацетилена и других углеводородов в жидком кислороде, кипящем в конденсаторе блока разделения.
МОНТАЖ И РАЗМЕЩЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
Оборудование установки ККж-0,15 поставляется в виде блоков и агрегатов высокой заводской готовности. Монтаж межблочных аппаратов и арматуры; подсоединение системы предварительного охлаждения и привязка к сети распределения продуктов разделения воздуха выполняется в минимальные сроки.
В помещении (рекомендуемый размер такой станции составляет 12 х 12 м) размещается только то оборудование, которое не может быть установлено на открытом воздухе. Вне здания устанавливаются: блок разделения и испаритель быстрого слива. Блок разделения передней панелью примыкает к проему в стене станции, внутрь которой входит вся арматура, турбодетандер, насос жидкого кислорода и местные приборы контроля. Для блока разделения необходим бетонный фундамент, к которому он крепится фундаментными болтами.
По желанию заказчика может быть разработан план помещения воздухоразделительной станции других размеров.