Повітророзподільну установка КЖК-0,5

Установка поділу повітря КЖК - 0,5 (середній тиск)

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

 

Повітророзподільну установка КЖК - 0,5 призначена для виробництва газоподібного і рідкого технічного кисню, і рідкого азоту.

Робота установки можлива в 4 - х режимах:

Режим I . Виробництво газоподібного технічного кисню I - го сорту.

Режим II . Виробництво газоподібного кисню підвищеної чистоти (99,9% О2).

Режим III . Виробництво рідкого технічного кисню I - го сорту.

Режим IV . Виробництво рідкого азоту.

Установка зберігає стійку працездатність в інтервалі температур від мінус 40 0С до плюс 40 0С.

Установку допускається експлуатувати в районах з сейсмічністю до 8 балів.

 

1. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА

 

• 1. Технологічні показники

 

Найменування параметру	Значення параметру
режим I	режим II	режим III	режим IV
1. Об'ємна (масова) продуктивність установки в кожному з режимів, не менше:
Кисень газоподібний, м3 / год	520
Кисень газоподібний підвищеної чистоти, м3 / год		470
Кисень рідкий, кг / год			480
Азот рідкий, кг / год				500
2. Чистота продуктів поділу, % об. О2, не менше
Кисень рідкий і газоподібний I - го сорту	99,7		99,7
Кисень газоподібний підвищеної чистоти		99,9
азот рідкий				0,0005
3. Тиску продуктів поділу на виході, не більше, МПа (кгс / см2)
кисень рідкий			0,0392 (0,4)
кисень газоподібний	19,61 (200)	19,61 (200)
азот рідкий				0,392 (4)
4. Масова концентрація водяної пари в газоподібному кисні, відповідна точці роси мінус 70 0С, не більше, кг / м3 (г / м3)	2,8 . 10 - 6 (2,8 . 10 - 3)

Примітка

• Допускається відхилення об'ємної (масової) продуктивності установки в кожному з режимів в інтервалі 5% від номінального значення. Всі витрати продуктів поділу повітря вказані при нормальних умовах:

- температурі - tн = 20 0С,

- тиску - РН = 101325 Па (760 мм рт. Ст. ),

- вологості = 0.

2. Продуктивність установки розрахована, виходячи з таких умов:

- продуктивність компресора 4ВМ 10 - 50 / 71 відповідає ТУ 26 - 12 - 773

і становить 3048 м3 / год;

- мінусовій допуск на його продуктивність не перевищує 5% ;

- умови всмоктування: тиск РНОМ = 760 мм рт. ст. , Температура tНОМ = 20 0С,

вологість = 70% ;

- втрати повітря на продувки не перевищують 5% .

3. При зміні температури, тиску і вологості всмоктуваного повітря

продуктивність установки підлягає перерахунку;

4. Установка зберігає працездатність при мінімальному об'ємної витрати повітря, що надходить на поділ 2440 м3 / год і максимальній об'ємній витраті повітря - 3350 м3 / ч.
5. Зміст інших компонентів:

- в газоподібному кисні по ГОСТ 5583,

- в газоподібному і рідкому кисні особливої чистоти по ГОСТ 9293,

- в рідкому технічному кисні по ГОСТ 6331.

6. Значення тисків продуктів поділу вказані як надлишкові.

 

1.2. енергетичні показники

 

Найменування показників	норма
1. Встановлена потужність струмоприймачів, кВт
Електродвигун повітряного компресора	630
Електродвигуни водоохолоджуючої холодильної машини	7
Електродвигун маслонасоса турбодетандера	2
Електродвигун насоса рідкого кисню	7,5
Система контролю і управління	2
Разом, для всієї установки:	648,5
2. Потужність, не більше, кВт
2.1. Режими I, II	620
2.2. Режими III, IV	630
3. Витрата охолоджуючої води, м3 / год	20

Примітка. Споживання електроенергії наведено без урахування відігрівання і пусків установки.

 

1.3. Показники функціонального призначення

 

Найменування параметру	норма
1. Призначений ресурс до зупинки для відігрівання, доби, не менше	180
2. Тривалість пускового періоду, ч	10
3. Загальна тривалість відігрівання, ч	6
4. Призначений термін служби, років	20
5. Середній термін служби до капітального ремонту, років	10

 

 

2. КОМПЛЕКТНІСТЬ ПОСТАВКИ ОБЛАДНАННЯ

 

Найменування	Позначення за схемою
1. Блок поділу повним комплектом	БР
2. Блок очищення повним комплектом	БО
3. Компресор повітряний 4ВМ10 - 50/71	До
4. Осушувачі	А1, А12, А13
5. Теплообмінник - зріджувач	А2
6. Холодильна машина (чиллер)	ХМ1
7. Водяний теплообмінник - стабілізатор	А3
8. Турбодетандерний агрегат	ТД
9. Теплообмінник безпеки	А11
10. Випарник швидкого зливу	І
11. Електричний обігрівач	А14
12. Комплект монтажних елементів
13. Комплект міжблочної арматури
14. Комплект запасних частин
15. Система контролю і управління
16. Комплект експлуатаційних документів

 

 

3. ОПИС РОБОТИ УСТАНОВКИ

 

Опис роботи установки КЖК - 0,5 і позначення апаратів відповідно до схеми, яка додається до даного технічного пропозицією (див. Нижче).

Режим I - виробництво газоподібного технічного кисню під тиском.

Атмосферне повітря в кількості 3048 м3 / ч (1 кмоль / кмоль п. В. ) Стискається в компресорі 4ВМ10 - 50/71 (К) до тиску 4,7 . . . 5,0 МПа і після охолодження в кінцевому холодильнику компресора, при температурі 313 до прямує до вологомастиловідділювачі А1, а потім в теплообмінник - зріджувач А2, де за рахунок теплообміну з зворотними потоками отбросного азоту і продукційного кисню його температура досягає 281 К.

Далі повітря проходить водяний теплообмінник А3, за допомогою якого підтримується постійної температура повітря перед блоком очищення. В теплообміннику А3 здійснюється теплообмін між потоками вологого (до блоку очищення), сухого (після блоку очищення) повітря і води, що надходить з холодильної машини ХМ1. Постійна циркуляція води забезпечується гидромодулем холодильної машини. Наявність в схемі теплообмінника А3 дозволяє стабілізувати температури повітря перед блоками очистки та розділення, а також знімати «пікові» теплові навантаження, що виникають в момент перемикання адсорберов блоку очищення, коли температура сухого повітря тимчасово може досягати 308 К.

Попередньо охолоджене повітря потрапляє в блок комплексної цеолітової очищення і осушення повітря БО, де його осушують від парів води, очищають від вуглекислоти і вуглеводнів.

Сухий і чисте повітря після блоку очищення при температурі 283 К надходить в основний теплообмінник А4 блоку поділу установки. У цьому апараті відбувається основне охолодження повітря за рахунок теплообміну з зворотними потоками отбросного азоту і продукційного кисню до 156 К. При цій температурі частина повітря (близько 75% ) відбирається для розширення в турбодетандері ТD до тиску 6,7 кгс / см2 і далі надходить в куб нижньої колони ректифікації А6. Частина, що залишилася повітря доохлаждается в нижній секції основного теплообмінника А4 до температури 121 К. Після основного теплообмінника ця частина повітря дросселируется через регулюючий клапан на 7 - у тарілку нижньою колони А6.

У нижній колоні повітря розділяється на збагачену кубову рідина (33% об. 02) і азотну флегму.

Кубова рідина в кількості 0,6 кмоль / кмоль при температурі 101 К відбирається з куба колони А6, охолоджується у відповідній секції переохладителя А8 до 97,4 К, дросселируется через клапан ВР2 в міжтрубний простір переохладителя рідкого кисню А9 і направляється в середню частину верхньої колони А7.

Потік азотної флегми, що відбирається з кишені нижньої колони в кількості 0.4 кмоль / кмоль, проходить відповідну секцію переохладителя А8, охолоджується там на 11,5 град нижче температури насичення, а потім дросселируется через клапан ВР3 в верхню колону на її зрошення.

У верхній колоні А7 відбувається остаточне розділення повітря на газоподібний азот і рідкий кисень концентрацією 99,7% О2.

Отбросной азот охолоджує послідовно азотну флегму і кубову рідина в Переохолоджувач А8, а потім при температурі 97,6 До надходить в міжтрубний простір основного теплообмінника. Пройшовши послідовно міжтрубномупросторі двох секцій основного теплообмінника і теплообмінника - ожіжітеля, отбросной азот нагрівається до температури 310 К. Частина азоту використовується для регенерації та охолодження блоку очищення, а решті потік скидається в атмосферу.

Рідкий кисень з куба верхньої колони відбирається в трубне простір переохладителя А9, де охолоджується до температури 87,5 К. Після охолодження продукційний кисень за допомогою насоса Н1 нагнітають в кисневу секцію основного теплообмінника А4. В основному теплообміннику кисень газифіковане і нагрівається до 277 К, після чого подається в теплообмінник - зріджувач А2, де він нагрівається до 298 К. З теплообмінника А2 газоподібний кисень через наповнювальну рампу закачується в балони або реципієнти.

 

Режим II - виробництво газоподібного технічного кисню підвищеної чистоти.

 

Робота в цьому режимі аналогічна режиму I. Підвищення чистоти одержуваного кисню (99,9% О2) досягається зменшенням його відбору з куба верхньої колони шляхом зміни продуктивності насоса Н1.

 

Режим III - виробництво рідкого технічного кисню.

В цьому режимі тиск повітря після компресора підвищується до 5,9 . . . 6,4 МПа. Відключається насос рідкого кисню - Н1. Рідкий кисень після охолодження в Переохолоджувач А9 зливається через клапан ВР4 в ємність.

 

 Режим IV - виробництво рідкого азоту.

 

Робота установки в цьому режимі аналогічна режиму III. Відмінність полягає в тому, що потік азотної флегми, що відбирається з кишені нижньої колони А6 проходить, відповідну секцію переохладителя А8, охолоджується там на 11 град нижче температури насичення, а потім видається через клапан ВР5 споживачеві в якості рідкого продукту. Так як в цьому режимі не проводиться технологічний відбір рідкого кисню, то для забезпечення проточності конденсатора установки проводиться примусовий злив невеликої кількості рідини (0,5% від переробленої повітря) з куба верхньої колони в теплообмінник безпеки А11. У цьому апараті відбувається випаровування зливається рідини за рахунок теплообміну з проточною водою. Це необхідно для запобігання можливого накопичення ацетилену та інших вуглеводнів в рідкому кисні,

 

4. ОПИС ОБЛАДНАННЯ УСТАНОВКИ

4.1. Компресор.

Повітря, що надходить на поділ в установку, стискається в поршневому компресорі 4ВМ10 - 50/71. Компресор являє собою чотириступінчасту машину, виконану на оппозитной базі 4М10.

 

4.2. Система попереднього охолодження.

Система призначена для попереднього охолодження повітря перед комплексної очищенням. До складу системи попереднього охолодження входять: теплообмінник - зріджувач, теплообмінник водяний і водоохолоджувальні холодильна машина.

Теплообмінник - зріджувач призначений для охолодження повітря зворотними потоками кисню та азоту. Теплообмінник водяній призначений для стабілізації температури повітря, що направляється в блок очищення і в блок поділу.

Теплообмінники системи попереднього охолодження є кручені трубчасті апарати. Навивка виконана з мідних оребрених труб. Корпуси виготовлені з вуглецевої сталі.

Водоохолоджувальні холодильна машина являє собою холодильний агрегат з водяним охолодженням, вбудованим водяним контуром, арматурою і системою управління. Водяний контур забезпечує циркуляцію води через випарник холодильного агрегату і водяний теплообмінник і включає в себе водяний насос і розширювальний бачок.

В якості теплоносія підводу води може використовуватися як вода, так і етиленгліколь або пропіленгліколь.

4.3. Блок комплексного очищення повітря.

Блок очищення повітря призначений для осушення і очищення повітря від діоксиду вуглецю і вуглеводнів. Осушення і очищення повітря здійснюється адсорбційним методом. Процес очищення відбувається в двох парах адсорберов, одна з яких працює в режимі очищення повітря, а інша - в режимі регенерації адсорбенту. Регенерація адсорбенту здійснюється потоком отбросного азоту, нагрітого в електропідігрівачем до температури 350 оС. Після завершення процесу нагріву адсорбенту до температури 200 оС відбувається охолодження адсорбера тим же потоком азоту.

Блок очищення повітря включає в себе адсорбер, фільтри очищення повітря від пилу адсорбенту, арматуру, трубопроводи та контрольно - вимірювальні прилади. Все обладнання блоку очищення змонтовано на єдиному каркасі. Блок очищення є виробом повної заводської готовності.

Адсорбер блоку очищення представляють собою сталеві двухгорловие балони об'ємом 0,5 м3, заповнені синтетичним цеолітом типу NaХ.

 

4.4. Блок поділу.

Блок поділу призначений для поділу повітря на необхідні компоненти методом низькотемпературної ректифікації. Блок поділу включає в себе теплообмінну апаратуру, ректифікаційні колони, турбодетандер, насос скрапленого газу, запірну і регулюючу арматуру, контрольно - вимірювальні прилади.

Матеріали устаткування блоку поділу - нержавіюча сталь, мідь і мідні сплави, алюмінієві сплави.

Все обладнання блоку поділу змонтовано в єдиному кожусі, внутрішній простір якого заповнене ізоляційним матеріалом - піском перлітовим.

Блок поділу є виробом повної заводської готовності.

4.4.1. Основний теплообмінник .

В основному теплообміннику повітря охолоджується за рахунок теплообміну з зворотними потоками азоту і стисненого кисню. Конструктивно теплообмінник виконаний у вигляді двохсекційного крученого трубчастого апарату з мідних оребрених труб. Корпус апарату виготовлений з нержавіючої сталі. Це трехпоточная кручений теплообмінник типу «труба в трубі».

4.4.2. Ректифікаційні колони .

До складу блоку поділу входять дві ректифікаційні колони, розташовані одна над іншою. У нижній колоні відбувається поділ повітря на рідкий азот і збагачену киснем рідину.

Верхня колона призначена для остаточного поділу повітря на чистий рідкий кисень і отбросной газоподібний азот. У нижній частині верхньої колони знаходиться конденсатор - випарник, який призначений для забезпечення умов протікання процесу ректифікації в колонах.

Ректифікаційні колони представляють собою циліндричні судини з встановленими всередині сітчатимі РЕКТИФІКАЦІЙНА тарілками з сепарацією фаз.

Корпуси колон виготовлені з нержавіючої сталі, ректифікаційні тарілки - з алюмінієвого сплаву.

Конденсатор - випарник - пластинчато - ребристий апарат, виготовлений з алюмінієвого сплаву.

4.4.3. Переохолоджувач .

До складу блоку поділу входять три переохладителя рідинних потоків. Переохолоджувач призначені для охолодження кріогенних рідин до температур нижче температур насичення з метою більш повного вилучення продуктів поділу повітря.

Переохолоджувач представляють собою кручені трубчасті апарати з мідних труб. Корпуси апаратів виготовлені з нержавіючої сталі.

 

4.4.4. Турбодетандерний агрегат .

Турбодетандерний агрегат призначений для розширення повітря з виробництвом холоду і включає в себе активно - реактивну турбіну і масляний модуль. Ротор турбіни встановлений на опорах з «масляним клином». Робота детандера витрачається на тертя в масляному гальмі.

Турбіна встановлена в блоці поділу повітря.

Масляний модуль призначений для охолодження і забезпечення циркуляції масла в контурі турбодетандерного агрегату. До складу масляного модуля входять бак, насос, холодильник, арматура і контрольно - вимірювальні прилади.

Устаткування масляного модуля виготовлено з нержавіючої сталі і змонтовано на єдиному каркасі. Масляний модуль є виробом повної заводської готовності.

 

4.4.5. Насос скрапленого газу .

Насос скрапленого газу призначений для перекачування рідкого кисню з метою отримання газоподібного кисню під тиском до 19,6 МПа.

Насос являє собою поршневу машину з одноступінчастим редуктором і можливістю регулювання продуктивності.

 

4.5. Система контролю і управління.

 

Система управління установкою забезпечує контроль необхідних технологічних параметрів роботи установки, реєстрацію параметрів, аварійну та технологічну сигналізацію, захисні блокування.

Система контролю установки створена на базі програмованого контролера і робочого місця оператора.

Технологічні параметри роботи установки, контрольовані газоаналізаторами, датчиками температури, тиску, різниці тиску, обробляються контролером і відображаються на моніторі робочого місця оператора.

Передбачена звукова сигналізація відхилення параметрів роботи установки від заданої величини, світлова сигналізація роботи електричних апаратів та машин. Всі відхилення параметрів відображаються на моніторі робочого місця оператора.

 

5. МОНТАЖ І РОЗМІЩЕННЯ ОБЛАДНАННЯ

Устаткування установки КЖК - 0,5 поставляється у вигляді блоків і агрегатів високої заводської готовності. Монтаж міжблочних апаратів і арматури; під'єднання системи попереднього охолодження і прив'язка до мережі розподілу продуктів поділу повітря виконується в мінімальні терміни.

У приміщенні розміщується тільки те обладнання, яке не може бути встановлено на відкритому повітрі. Поза приміщенням встановлюються: блок поділу, блок очищення і випарник швидкого зливу. Блоки очищення і поділу передньою панеллю примикають до отвору в стіні станції, всередину якої входить вся арматура, турбодетандер, насос рідкого кисню і місцеві прилади контролю. Для блоку поділу необхідний бетонний фундамент, до якого він кріпиться фундаментними болтами. Блок очищення до фундаменту може не кріпитися.

Монтаж обладнання повинен проводиться тільки:

- за індивідуальними або типовими проектами, розробленою спеціалізованою організацією з урахуванням вимог нормативно - технічної документації;

- персоналом спеціалізованої монтажної організації, яка має відповідну кваліфікацію.

Розмір приміщення за типовим проектом такої станції становить 18 х 18 м. Висота будівлі - 7,2 м. У будівлі повинен бути передбачений мостовий кран вантажопідйомністю не менше 5 т. За бажанням замовника може бути розроблений план приміщенні повітрерозподільчої станції інших розмірів.

 

6. Загальні технічні вимоги ДО ЕКСПЛУАТАЦІЇ ВСТАНОВЛЕННЯ

 

6.1. Вимоги до переробляється повітрю

Тиск повітря, що подається в компресор 4ВМ10 - 50/71 має бути не менше 0,094 МПа.

Гранично допустимий вміст домішок в переробляється повітрі не повинно перевищувати для:

- твердих частинок і пилу - 30 мг / м3;

- ацетилену - 1,1 мг / м3 (1 см3 / м3);

- вищих ацетиленових вуглеводнів, в сумі - 0,5 мг / м3;

- граничних і ненасичених вуглеводнів

С3 - С4 (крім пропану), - 2 мг / м3;

- ненасичених вуглеводнів С5 - С6, в сумі - 0,05 мг / м3;

- вуглеводнів: етану, етилену, пропану, в сумі - 10 мг / м3;

- окислів азоту - 1,25 мг / м3;

- окислів сірки - 20 мг / м3;

- окислів сірковуглецю - 0,15 мг / м3;

- вміст олії - 0,02 мг / м3;

- вміст СО2 - 350 см3 / м3;

Зміст крапельного масла не допускається.

 

6.2. Вимоги до охолоджувальної воді

 

Охолоджуюча вода, повинна відповідати таким вимогам:

• - жорсткість, не більше - 3,6 мгекв / л;
• - напір, в межах - 3 . . . .5 кгс / см2;
• - вміст завислих речовин, - 30 мг / л;
• - вміст олії, не більше - 20 мг / л;
• - реакція рН, в межах - 6 . . . .9.

Мінімальна температура води, що подається у випарник швидкого зливу, не повинна бути менше 10 0С.

 

6.3. Вимоги до повітря для КВП

 

Тиск, не менше - 5 кгс / см2.

Клас забрудненості повітря - 1 по ГОСТ 17433.

Повітря для КВП і А забезпечується за проектом станції. Допускається використовувати для цих цілей повітря після блоку очищення.

 

6.4. Вимоги до електроживлення

 

Параметри електроживлення, що забезпечують роботу установки, повинні бути наступними:

• - напруга живлення електродвигуна компресора - 6 кВ або 10 кВ
• - напруга живлення решти устаткування - 380 В / 220 В
• - частота, 50 Гц.