واحد جداسازی هوای KDON-32000/19000 واحد اصلی مهندسی عمومی پشتیبان برای پروژه اتیلن گلیکول با ظرفیت 200000 تن در سال است. این واحد عمدتاً هیدروژن خام را برای واحد گازسازی تحت فشار، واحد سنتز اتیلن گلیکول، بازیابی گوگرد و تصفیه فاضلاب فراهم میکند و نیتروژن فشار بالا و پایین را برای واحدهای مختلف پروژه اتیلن گلیکول جهت پاکسازی و آببندی اولیه و همچنین هوای واحد و هوای ابزار دقیق فراهم میکند.
الف. فرآیند فنی
تجهیزات جداسازی هوای KDON32000/19000 توسط Newdraft طراحی و ساخته شده است و طرح جریان فرآیند تصفیه جذب مولکولی کامل با فشار کم، تبرید مکانیسم انبساط توربین تقویت کننده هوا، فشرده سازی داخلی اکسیژن محصول، فشرده سازی خارجی نیتروژن با فشار کم و گردش تقویت کننده هوا را اتخاذ می کند. برج پایینی از یک برج صفحه غربالی با راندمان بالا استفاده می کند و برج بالایی از بسته بندی ساختار یافته و فرآیند تولید آرگون بدون هیدروژن تقطیر کامل بهره می برد.
هوای خام از ورودی مکیده میشود و گرد و غبار و سایر ناخالصیهای مکانیکی توسط فیلتر هوای خود تمیز شونده حذف میشوند. هوا پس از فیلتر وارد کمپرسور گریز از مرکز میشود و پس از فشرده شدن توسط کمپرسور، وارد برج خنککننده هوا میشود. ضمن خنک شدن، میتواند ناخالصیهایی را که به راحتی در آب محلول هستند نیز تمیز کند. هوا پس از خروج از برج خنککننده برای تعویض وارد دستگاه تصفیه غربال مولکولی میشود. دی اکسید کربن، استیلن و رطوبت موجود در هوا جذب میشوند. دستگاه تصفیه غربال مولکولی در دو حالت تعویض استفاده میشود که یکی از آنها در حال کار و دیگری در حال احیا است. چرخه کاری دستگاه تصفیه حدود 8 ساعت است و یک دستگاه تصفیه هر 4 ساعت یک بار تعویض میشود و تعویض خودکار توسط برنامه قابل ویرایش کنترل میشود.
هوای پس از جاذب غربال مولکولی به سه جریان تقسیم میشود: یک جریان مستقیماً از جاذب غربال مولکولی به عنوان هوای ابزار دقیق برای تجهیزات جداسازی هوا استخراج میشود، یک جریان وارد مبدل حرارتی صفحهای-پرهای کمفشار میشود، توسط آمونیاک و آمونیاک آلوده به رفلاکس خنک میشود و سپس وارد برج پایینی میشود، یک جریان به تقویتکننده هوا میرود و پس از فشردهسازی مرحله اول تقویتکننده به دو جریان تقسیم میشود. یک جریان مستقیماً استخراج شده و پس از کاهش فشار به عنوان هوای ابزار دقیق سیستم و هوای دستگاه استفاده میشود و جریان دیگر همچنان در تقویتکننده تحت فشار قرار میگیرد و پس از فشردهسازی در مرحله دوم به دو جریان تقسیم میشود. یک جریان استخراج و تا دمای اتاق خنک میشود و برای افزایش فشار بیشتر به انتهای تقویتکننده انبساط توربین میرود و سپس از طریق مبدل حرارتی فشار بالا استخراج شده و برای انبساط و کار وارد انبساط میشود. هوای مرطوب منبسط شده وارد جداکننده گاز-مایع میشود و هوای جدا شده وارد برج پایینی میشود. هوای مایع استخراج شده از جداکننده گاز-مایع به عنوان مایع رفلاکس هوای مایع وارد برج پایینی میشود و جریان دیگر همچنان در تقویتکننده تا مرحله فشردهسازی نهایی تحت فشار قرار میگیرد و سپس توسط خنککننده تا دمای اتاق خنک میشود و برای تبادل گرما با اکسیژن مایع و نیتروژن آلوده رفلاکس وارد مبدل حرارتی صفحهای-پرهای فشار بالا میشود. این بخش از هوای فشار بالا به مایع تبدیل میشود. پس از استخراج هوای مایع از پایین مبدل حرارتی، پس از خفگی وارد برج پایینی میشود. پس از تقطیر اولیه هوا در برج پایینی، هوای مایع رقیق، هوای مایع غنی از اکسیژن، نیتروژن مایع خالص و آمونیاک با خلوص بالا به دست میآید. هوای مایع رقیق، هوای مایع غنی از اکسیژن و نیتروژن مایع خالص در خنککننده فوق سرد شده و برای تقطیر بیشتر به برج بالایی هدایت میشوند. اکسیژن مایع به دست آمده در پایین برج بالایی توسط پمپ اکسیژن مایع فشرده شده و سپس برای گرم شدن مجدد وارد مبدل حرارتی صفحهای-پرهای فشار بالا میشود و سپس وارد شبکه خط لوله اکسیژن میشود. نیتروژن مایع بهدستآمده در بالای برج پایینی استخراج شده و وارد مخزن ذخیرهسازی آمونیاک مایع میشود. آمونیاک با خلوص بالا بهدستآمده در بالای برج پایینی توسط مبدل حرارتی کمفشار دوباره گرم شده و وارد شبکه لولهکشی آمونیاک میشود. نیتروژن کمفشار بهدستآمده از قسمت بالایی برج بالایی توسط مبدل حرارتی صفحهای-پرهای کمفشار دوباره گرم شده و سپس از جعبه سرد خارج میشود و سپس توسط کمپرسور نیتروژن تا فشار 0.45 مگاپاسکال فشرده شده و وارد شبکه لولهکشی آمونیاک میشود. مقدار مشخصی از کسر آرگون از وسط برج بالایی استخراج شده و به برج زنون خام ارسال میشود. کسر زنون در برج آرگون خام تقطیر میشود تا آرگون مایع خام بهدست آید که سپس به وسط برج آرگون تصفیهشده ارسال میشود. پس از تقطیر در برج آرگون تصفیهشده، زنون مایع تصفیهشده در پایین برج بهدست میآید. گاز آمونیاک کثیف از قسمت بالایی برج بالایی خارج میشود و پس از گرم شدن مجدد توسط کولر، مبدل حرارتی صفحهای-پرهای کمفشار و مبدل حرارتی صفحهای-پرهای پرفشار و خروج از جعبه سرد، به دو قسمت تقسیم میشود: یک قسمت به عنوان گاز احیاکننده غربال مولکولی وارد بخاری بخار سیستم تصفیه غربال مولکولی میشود و گاز نیتروژن کثیف باقیمانده به برج خنککننده آب میرود. هنگامی که سیستم پشتیبان اکسیژن مایع نیاز به راهاندازی دارد، اکسیژن مایع موجود در مخزن ذخیرهسازی اکسیژن مایع از طریق شیر تنظیم به بخارساز اکسیژن مایع منتقل میشود و پس از دریافت اکسیژن کمفشار وارد شبکه خط لوله اکسیژن میشود. هنگامی که سیستم پشتیبان نیتروژن مایع نیاز به راهاندازی دارد، آمونیاک مایع موجود در مخزن ذخیرهسازی نیتروژن مایع از طریق شیر تنظیم به بخارساز اکسیژن مایع منتقل میشود و سپس توسط کمپرسور آمونیاک فشرده میشود تا نیتروژن پرفشار و آمونیاک کمفشار به دست آید و سپس وارد شبکه خط لوله نیتروژن شود.
ب. سیستم کنترل
با توجه به مقیاس و ویژگیهای فرآیندی تجهیزات جداسازی هوا، سیستم کنترل توزیعشده DCS به همراه مجموعهای از سیستمهای DCS پیشرفته بینالمللی، آنالایزرهای آنلاین شیر کنترل و سایر اجزای اندازهگیری و کنترل، اتخاذ شده است. این سیستم علاوه بر اینکه قادر به تکمیل کنترل فرآیند واحد جداسازی هوا است، میتواند تمام شیرهای کنترل را در موقعیت ایمن قرار دهد، هنگامی که واحد در اثر تصادف خاموش میشود و پمپهای مربوطه وارد حالت قفل ایمنی میشوند تا ایمنی واحد جداسازی هوا تضمین شود. واحدهای کمپرسور توربین بزرگ از سیستمهای کنترل ITCC (سیستمهای کنترل یکپارچه واحد کمپرسور توربین) برای تکمیل کنترل سرعت بیش از حد، کنترل قطع اضطراری و کنترل ضد نوسانات واحد استفاده میکنند و میتوانند سیگنالهایی را به صورت سیمکشی سخت و ارتباط به سیستم کنترل DCS ارسال کنند.
ج. نقاط اصلی پایش واحد جداسازی هوا
آنالیز خلوص گاز اکسیژن و نیتروژن خروجی از مبدل حرارتی فشار پایین، آنالیز خلوص هوای مایع برج پایینی، آنالیز نیتروژن مایع خالص برج پایینی، آنالیز خلوص گاز خروجی از برج بالایی، آنالیز خلوص گاز ورودی به سابکولر، آنالیز خلوص اکسیژن مایع در برج بالایی، دمای پس از شیر جریان ثابت هوای مایع رفلاکس کندانسور خام، نشانگر فشار و سطح مایع جداکننده گاز-مایع برج تقطیر، نشانگر دمای گاز نیتروژن کثیف خروجی از مبدل حرارتی فشار بالا، آنالیز خلوص هوای ورودی به مبدل حرارتی فشار پایین، دمای هوای خروجی از مبدل حرارتی فشار بالا، دما و اختلاف دمای گاز آمونیاک کثیف خروجی از مبدل حرارتی، آنالیز گاز در دریچه استخراج کسر زنون برج بالایی: همه این موارد برای جمعآوری دادهها در طول راهاندازی و عملکرد عادی است که برای تنظیم شرایط عملیاتی واحد جداسازی هوا و اطمینان از عملکرد عادی تجهیزات جداسازی هوا مفید است. تجزیه و تحلیل میزان اکسید نیتروژن و استیلن در خنککننده اصلی و تجزیه و تحلیل میزان رطوبت در هوای تقویتشده: به منظور جلوگیری از ورود هوای حاوی رطوبت به سیستم تقطیر، که باعث انجماد و مسدود شدن کانال مبدل حرارتی میشود و بر مساحت و راندمان مبدل حرارتی تأثیر میگذارد، استیلن پس از تجمع در خنککننده اصلی از مقدار مشخصی منفجر میشود. جریان گاز آببند شفت پمپ اکسیژن مایع، تجزیه و تحلیل فشار، دمای گرمکن یاتاقان پمپ اکسیژن مایع، دمای گاز آببند لابیرنت، دمای هوای مایع پس از انبساط، فشار گاز آببند منبسطکننده، جریان، نشانگر فشار دیفرانسیل، فشار روغن روانکننده، دمای سطح مخزن روغن و خنککننده روغن در عقب، انتهای انبساط منبسطکننده توربین، جریان روغن ورودی انتهای تقویتکننده، دمای یاتاقان، نشانگر ارتعاش: همه اینها برای اطمینان از عملکرد ایمن و عادی منبسطکننده توربین و پمپ اکسیژن مایع و در نهایت برای اطمینان از عملکرد عادی جداسازی هوا انجام میشود.
فشار اصلی گرمایش غربال مولکولی، آنالیز جریان، دمای ورودی و خروجی هوای غربال مولکولی (نیتروژن کثیف)، نشانگر فشار، دما و جریان گاز احیا غربال مولکولی، نشانگر مقاومت سیستم تصفیه، نشانگر اختلاف فشار خروجی غربال مولکولی، دمای ورودی بخار، آلارم نشانگر فشار، آلارم آنالیز H2O خروجی بخاری گاز احیا، آلارم دمای خروجی میعانات، آنالیز CO2 غربال مولکولی خروجی هوا، نشانگر جریان برج پایینی ورودی هوا و بوستر: برای اطمینان از عملکرد عادی سوئیچینگ سیستم جذب غربال مولکولی و اطمینان از پایین بودن محتوای CO2 و H2O هوای ورودی به جعبه سرد. نشانگر فشار هوای ابزار دقیق: برای اطمینان از اینکه هوای ابزار دقیق برای جداسازی هوا و هوای ابزار دقیق عرضه شده به شبکه خط لوله به 0.6MPa (G) برسد تا عملکرد عادی تولید تضمین شود.
د. مشخصات واحد جداسازی هوا
۱. ویژگیهای فرآیند
با توجه به فشار بالای اکسیژن پروژه اتیلن گلیکول، تجهیزات جداسازی هوای KDON32000/19000 از چرخه تقویت هوا، فشردهسازی داخلی اکسیژن مایع و فرآیند فشردهسازی خارجی آمونیاک استفاده میکنند، یعنی تقویتکننده هوا + پمپ اکسیژن مایع + منبسطکننده توربین تقویتکننده با سازماندهی معقول سیستم مبدل حرارتی ترکیب میشوند تا جایگزین کمپرسور اکسیژن فرآیند فشار خارجی شوند. خطرات ایمنی ناشی از استفاده از کمپرسورهای اکسیژن در فرآیند فشردهسازی خارجی کاهش مییابد. در عین حال، مقدار زیاد اکسیژن مایع استخراج شده توسط خنککننده اصلی میتواند اطمینان حاصل کند که احتمال تجمع هیدروکربن در اکسیژن مایع خنککننده اصلی به حداقل میرسد تا عملکرد ایمن تجهیزات جداسازی هوا تضمین شود. فرآیند فشردهسازی داخلی هزینههای سرمایهگذاری کمتر و پیکربندی معقولتری دارد.
۲. ویژگیهای تجهیزات جداسازی هوا
فیلتر هوای خود تمیز شونده مجهز به یک سیستم کنترل خودکار است که میتواند به طور خودکار زمان شستشوی معکوس را تنظیم کند و برنامه را با توجه به اندازه مقاومت تنظیم کند. سیستم پیش خنک کننده از یک برج بسته بندی تصادفی با راندمان بالا و مقاومت کم استفاده میکند و توزیع کننده مایع از یک توزیع کننده جدید، کارآمد و پیشرفته استفاده میکند که نه تنها تماس کامل بین آب و هوا را تضمین میکند، بلکه عملکرد تبادل حرارت را نیز تضمین میکند. یک جداکننده توری سیمی در بالا قرار داده شده است تا اطمینان حاصل شود که هوای خارج شده از برج خنک کننده هوا، آب را حمل نمیکند. سیستم جذب غربال مولکولی از چرخه طولانی و تصفیه بستر دو لایه استفاده میکند. سیستم سوئیچینگ از فناوری کنترل سوئیچینگ بدون ضربه استفاده میکند و از یک بخاری بخار مخصوص برای جلوگیری از نشت بخار گرمایش به سمت نیتروژن کثیف در طول مرحله احیا استفاده میشود.
کل فرآیند سیستم برج تقطیر، محاسبات شبیهسازی نرمافزارهای پیشرفته بینالمللی ASPEN و HYSYS را اتخاذ میکند. برج پایینی از یک برج صفحه غربالی با راندمان بالا و برج بالایی از یک برج بستهبندی معمولی برای اطمینان از میزان استخراج دستگاه و کاهش مصرف انرژی استفاده میکند.
هـ. بحث در مورد فرآیند تخلیه و بارگیری وسایل نقلیه دارای تهویه مطبوع
۱. شرایطی که باید قبل از شروع جداسازی هوا رعایت شوند:
قبل از شروع، یک طرح راه اندازی، شامل فرآیند راه اندازی و رسیدگی به حوادث اضطراری و غیره، سازماندهی و بنویسید. تمام عملیات در طول فرآیند راه اندازی باید در محل انجام شود.
عملیات تمیز کردن، شستشو و آزمایش سیستم روغن روانکننده تکمیل شده است. قبل از شروع پمپ روغن روانکننده، باید گاز آببندی اضافه شود تا از نشت روغن جلوگیری شود. ابتدا، فیلتراسیون خودگردش مخزن روغن روانکننده باید انجام شود. هنگامی که به درجه خاصی از تمیزی رسید، خط لوله روغن برای شستشو و فیلتر کردن متصل میشود، اما قبل از ورود به کمپرسور و توربین، کاغذ فیلتر اضافه میشود و دائماً تعویض میشود تا از تمیزی روغن ورودی به تجهیزات اطمینان حاصل شود. شستشو و راهاندازی سیستم آب در گردش، سیستم تصفیه آب و سیستم تخلیه جداسازی هوا تکمیل شده است. قبل از نصب، خط لوله غنیشده با اکسیژن جداسازی هوا باید چربیزدایی، اسیدشویی و غیرفعال شود و سپس با گاز آببندی پر شود. خطوط لوله، ماشینآلات، برق و ابزار (به جز ابزارهای تحلیلی و ابزارهای اندازهگیری) تجهیزات جداسازی هوا نصب و کالیبره شدهاند تا واجد شرایط باشند.
تمام پمپهای آب مکانیکی در حال کار، پمپهای اکسیژن مایع، کمپرسورهای هوا، بوسترها، توربینهای انبساطی و غیره شرایط لازم برای شروع کار را دارند و برخی از آنها باید ابتدا روی یک دستگاه واحد آزمایش شوند.
سیستم سوئیچینگ غربال مولکولی شرایط لازم برای شروع را دارد و برنامه سوئیچینگ مولکولی تأیید شده است که میتواند به طور عادی کار کند. گرمایش و پاکسازی خط لوله بخار فشار بالا تکمیل شده است. سیستم هوای آماده به کار دستگاه به کار گرفته شده است و فشار هوای دستگاه را بالاتر از 0.6 مگاپاسکال (G) نگه میدارد.
۲. پاکسازی خطوط لوله واحد جداسازی هوا
سیستم روغن کاری و سیستم گاز آب بندی توربین بخار، کمپرسور هوا و پمپ آب خنک کننده را روشن کنید. قبل از روشن کردن کمپرسور هوا، شیر تخلیه کمپرسور هوا را باز کنید و ورودی هوای برج خنک کننده هوا را با یک صفحه کور آب بندی کنید. پس از اینکه لوله خروجی کمپرسور هوا تخلیه شد، فشار اگزوز به فشار اگزوز نامی رسید و هدف تخلیه خط لوله واجد شرایط شد، لوله ورودی برج خنککننده هوا را وصل کنید، سیستم پیشسرمایش هوا را روشن کنید (قبل از تخلیه، پکینگ برج خنککننده هوا نباید پر شود؛ فلنج ورودی جاذب غربال مولکولی ورودی هوا جدا شود)، صبر کنید تا هدف واجد شرایط شود، سیستم تصفیه غربال مولکولی را روشن کنید (قبل از تخلیه، جاذب غربال مولکولی نباید پر شود؛ فلنج ورودی جعبه سرد ورودی هوا باید جدا شود)، کمپرسور هوا را تا زمانی که هدف واجد شرایط شود، متوقف کنید، پکینگ برج خنککننده هوا و جاذب غربال مولکولی را پر کنید و فیلتر، توربین بخار، کمپرسور هوا، سیستم پیشسرمایش هوا، سیستم جذب غربال مولکولی را پس از پر شدن، حداقل دو هفته کارکرد عادی پس از بازسازی، خنکسازی، افزایش فشار، جذب و کاهش فشار، مجدداً راهاندازی کنید. پس از یک دوره گرمایش، لولههای هوای سیستم پس از جاذب غربال مولکولی و لولههای داخلی برج تفکیک میتوانند جدا شوند. این شامل مبدلهای حرارتی فشار بالا، مبدلهای حرارتی فشار پایین، تقویتکنندههای هوا، منبسطکنندههای توربین و تجهیزات برج مربوط به جداسازی هوا میشود. به کنترل جریان هوای ورودی به سیستم تصفیه غربال مولکولی توجه کنید تا از مقاومت بیش از حد غربال مولکولی که به لایه بستر آسیب میرساند، جلوگیری شود. قبل از دمیدن در برج تفکیک، تمام لولههای هوای ورودی به جعبه سرد برج تفکیک باید به فیلترهای موقت مجهز شوند تا از ورود گرد و غبار، سرباره جوشکاری و سایر ناخالصیها به مبدل حرارتی و تأثیر بر اثر تبادل گرما جلوگیری شود. قبل از دمیدن در منبسطکننده توربین و پمپ اکسیژن مایع، سیستم روغن روانکننده و گاز آببندی را روشن کنید. تمام نقاط آببندی گاز تجهیزات جداسازی هوا، از جمله نازل منبسطکننده توربین، باید بسته شوند.
۳. خنکسازی اولیه و راهاندازی نهایی واحد جداسازی هوا
تمام خطوط لوله خارج از جعبه سرد، باد زده میشوند و تمام خطوط لوله و تجهیزات داخل جعبه سرد، گرم و باد زده میشوند تا شرایط خنکسازی را برآورده کرده و برای آزمایش خنکسازی بدون پوشش آماده شوند.
وقتی خنکسازی برج تقطیر شروع میشود، هوای تخلیهشده توسط کمپرسور هوا نمیتواند بهطور کامل وارد برج تقطیر شود. هوای فشرده اضافی از طریق شیر تخلیه به جو تخلیه میشود و در نتیجه فشار تخلیه کمپرسور هوا بدون تغییر باقی میماند. با کاهش تدریجی دمای هر قسمت از برج تقطیر، مقدار هوای استنشاقشده نیز بهتدریج افزایش مییابد. در این زمان، بخشی از گاز رفلاکس در برج تقطیر به برج خنککننده آب فرستاده میشود. فرآیند خنکسازی باید به آرامی و بهطور یکنواخت و با سرعت خنکسازی متوسط ۱ تا ۲ درجه سانتیگراد در ساعت انجام شود تا دمای یکنواخت هر قسمت تضمین شود. در طول فرآیند خنکسازی، ظرفیت خنکسازی منبسطکننده گاز باید در حداکثر مقدار خود نگه داشته شود. هنگامی که هوا در انتهای سرد مبدل حرارتی اصلی نزدیک به دمای مایعسازی باشد، مرحله خنکسازی پایان مییابد.
مرحله خنکسازی جعبه سرد برای مدتی نگهداری میشود و نشتیهای مختلف و سایر قطعات ناتمام بررسی و تعمیر میشوند. سپس دستگاه را مرحله به مرحله متوقف کنید، شروع به بارگیری ماسه مرواریدی در جعبه سرد کنید، تجهیزات جداسازی هوا را مرحله به مرحله پس از بارگیری شروع کنید و دوباره وارد مرحله خنکسازی شوید. توجه داشته باشید که وقتی تجهیزات جداسازی هوا شروع به کار میکنند، گاز احیاکننده غربال مولکولی از هوای تصفیه شده توسط غربال مولکولی استفاده میکند. هنگامی که تجهیزات جداسازی هوا شروع به کار میکنند و گاز احیاکننده کافی وجود دارد، از مسیر جریان آمونیاک کثیف استفاده میشود. در طول فرآیند خنکسازی، دمای جعبه سرد به تدریج کاهش مییابد. سیستم پر کردن آمونیاک جعبه سرد باید به موقع باز شود تا از فشار منفی در جعبه سرد جلوگیری شود. سپس تجهیزات جعبه سرد بیشتر خنک میشوند، هوا شروع به مایع شدن میکند، مایع در برج پایینی ظاهر میشود و فرآیند تقطیر برجهای بالایی و پایینی شروع به برقراری میکند. سپس به آرامی شیرها را یکی یکی تنظیم کنید تا جداسازی هوا به طور عادی انجام شود.
اگر میخواهید اطلاعات بیشتری کسب کنید، لطفاً آزادانه با ما تماس بگیرید:
تماس: لیان.جی
تلفن: 008618069835230
Mail: Lyan.ji@hznuzhuo.com
واتساپ: 008618069835230
وی چت: 008618069835230
زمان ارسال: 24 آوریل 2025