あらゆる種類のコンプレッサや蒸気タービンは誰にでも馴染みのあるものですが、空気分離におけるコンプレッサや蒸気タービンの役割を本当に理解していますか?工場内の空気分離工房、どんな感じか知っていますか?空気分離は、簡単に言えば、酸素、窒素、アルゴンを生成するために空気中のさまざまなコンポーネントを分離するために使用される産業機器の完全なセットです。ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンなどの希ガスもあります。
空気分離装置は、空気を原料とし、圧縮サイクルの方式で空気を液体に深く凍結し、精留後の液体空気分離から酸素、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを徐々に発生させます。冶金学、専門、大規模窒素肥料、ガス供給など
要するに、空気分離のシステムプロセスには以下が含まれます:
圧縮システム
予冷システム
浄化システム
熱交換システム
■ 商品配送システム
膨張冷凍システム
蒸留塔システム
液体ポンプシステム
製品圧縮システム
空気分離システムのプロセスフローに応じて機器を1つずつ紹介します。
圧縮システム
セルフクリーニングエアフィルター、蒸気タービン、エアコンプレッサー、スーパーチャージャー、計器コンプレッサーなどがあります。
(1)セルフクリーニングフィルターは、一般に、風量の増加とともに増加し、フィルターエレメントの数が増加し、層の数が高くなる。一般に、2 層レイアウトは 25,000 を超え、3 層レイアウトは 60,000 を超えます。一般に、1台のコンプレッサには別のフィルタ配置が必要です。、同時に上部通気口に配置する。
(2)蒸気タービンは、作業を行う高圧蒸気膨張の一種で、同軸羽根車を駆動して回転させることで、作動媒体上での作業を実現する。蒸気タービンの一般的な形態は、完全凝縮、完全背圧およびポンピングであり、より一般的に使用されるのはポンピングである。
(4)空気圧縮機は、一般に、大規模な空気分離プラント用の単軸等温遠心圧縮機に投資される。輸入エネルギー消費量は国内エネルギー消費量より約2%低く、投資額は80%高い。一般に、最小吸引流量サージ防止要件があり、入口ガイドベーンは流量調整に使用され、輸入国内ユニットは4段階圧縮および3段階冷却(最終段階は冷却されない)である。メインエアコンプレッサには水洗浄システムが装備されており、すべての段階のインペラおよびボリュートの表面上の堆積物を洗浄するために使用されます。システムはホストにパッケージ化されています。
(5)過給機 一般に、大規模な空気分離プラントの投資は、単軸等温遠心圧縮機と歯車遠心圧縮機の2種類を採用しています。その中で、ギアタイプは、特に高圧の場合に、エネルギー消費において大きな利点を有する。
(6)計器用ガス圧縮機は、一般に、オイルフリースクリュー機、ピストンタイプ、遠心タイプの3つの形態を有する。ピストン式と遠心式は当然オイルフリーなので脱脂装置を必要とせず、乾燥装置(水分除去)と精密フィルター(固体粒子除去)のみが必要です。スクリューマシンは、一般的にオイルとオイルフリーとオイル除去を持っています。2台の給油スクリューマシンには脱脂装置を装備する必要があり、同時に、プロセスを満たすために非常に高精度の脱油フィルタを設定する必要があります。オイルフリーですが、欠点はより高価であることです。ピストンタイプは、500Nm³/h以下の風量に適しています。2000Nm³/h以下の風量はスクリューマシンまたはピストンマシンに適しています。風量が2000Nm³/hより大きい、すなわち、3つのモデルが利用できる。風量が大きい場合、遠心圧縮機の利点は、摩耗部品が少なく、メンテナンスが便利で、コストパフォーマンスが高いことです。
計器圧縮機は駆動時に使用され、通常運転後にモレキュラーシーブ清浄機によって抽出される。
予冷システム
予冷システムの空冷塔は、閉鎖循環(空冷塔を上下に分け、冷水が空冷塔の上部と水冷塔の間を循環する)と開放循環(吸水口と循環水系)の2つの形態を有する。閉ループは、主に淡水や化学物質を添加する必要がある水質の悪い化学プラントで使用されます。開放循環が広く使用されていますが、循環水システムも定期的に淡水を補充する必要があり、予冷システムも夏の条件を考慮する必要があります。
空冷塔の底部は、一般に、1m Φ76ステンレス鋼ポールリング(高温)、3m Φ76強化ポリプロピレンポールリング(大フラックス)、4m Φ50強化ポリプロピレンポールリングとして設計されています。
水冷塔には、2段式(外部冷蔵源なし、乾いた下水の十分な窒素冷却回収、予備冷却システムが保証されているが、抵抗が2倍になる(7メートル+ 7メートルφ50ポリプロピレンポールリング)とセクションタイプ(外部冷却源付き、8メートルφ50ポリプロピレンポールリング)の2種類もあります。
さらに、予冷システムのすべての水入口には、不純物がシステムに持ち込まれるのを防ぐために、フィルター(通常6ユニット:4つのポンプ、水冷塔の水入口、チラーの蒸発側の水入口)が装備されている必要があります。予冷システムの効果は次のようにテストされます:下部4mパッキングセクションの出口ガスは入口水よりも1°C低い。上部8mの充填部の出口ガスは、水よりも1°C高い。一般に、温度計は空冷塔の真ん中(内部に延びる)に設定されています。
浄化システム
吸着器に使用される精製システムには、垂直軸流、水平ダブルベッド、垂直放射流の3種類があります。
垂直軸流は、主にグレード10,000(直径が4.6mに達した)の空気分離装置を支持するために使用され、ベッドの厚さは1550∽2300mmであり、二重層と単層の両方を配置することができる。
水平二段ベッドは、主に大中規模の空気分離プラントをサポートするために使用されます。ベッドの厚さは1150mm(モレキュラーシーブ)+ 350mm(アルミ接着剤)です。
垂直ラジアルフロー吸着器は、容器の内部空間を有効に利用し、同じ直径の吸着層面積を約1.5倍に拡大し、垂直占有面積が小さい一方で塔の高さを効果的に低減することができる。水平吸着器とは異なる均一な空気分布により、モレキュラーシーブの量は20%削減され、再生可能エネルギーの消費量も20%節約されます。
しかし、垂直ラジアルフローの欠点は、気流の中心濃度(セクター)であり、水平ラジアルフロー(CO2< 0.5ppm).="" the="" bed="" thickness="" is="" 1000mm+200mm,="" and="" the="" vertical="" runoff="" can="" meet="" the="" configuration="" of="" air="" separation="" equipment="" above="">
再生加熱には、電気ヒーターと蒸気ヒーターの2種類があります。
蒸気ヒーターには、水平(40,000グレード未満)、垂直(40,000グレード以上)、垂直高効率蒸気ヒーター(高い蒸気利用率、20%の省エネ)が含まれますレイアウト:スチームヒーター(H2Oリーク検出ポイント付き)。電気ヒーター(デュアルユースと1つのスタンバイまたは1つの使用と1つのスタンバイ)(バーンアウトを防ぐために高温と低流量のインターロック停止設定、加熱管材料は1Cr18Ni9Tiです)。電気ヒーター(活性化と再生を満たすために、250∽300°C)と蒸気ヒーターは並列に接続されています。電気ヒーターは蒸気ヒーターと直列に接続されています(蒸気温度が低い場合、再生抵抗が大きい)。
浄化システムは、スタートアップのニーズを満たすために、調整再生パイプラインを設定する必要もあります。また、再生ガス側に安全弁、蒸気ヒーター側に安全弁を設置して、機器やバルブの高圧側に漏れや過圧を防止し、過圧を絞る。
再生流路には、抵抗を分配するための手動バタフライバルブが装備されているため、メインタワーは安定して動作します(または、メインコントロールバルブのタイミング調整を使用して使用されません)。
だから熱交換システム
熱交換システムは、混合媒体で厳密に設計されており、同じ熱交換器内を流れ、各媒体の熱伝達は自動的にバランスがとれ、エネルギー消費は低いが、これにより、すべての熱交換器が内部圧縮プロセスにおいて高圧熱交換器となり、投資の増加につながる。蓄積は、20000レベル以上の組織または高圧および低圧圧縮熱交換器シャントがより経済的であるので、20000レベル以下のすべては高圧熱交換器構成を使用する。
製品が出荷されました
低圧酸素・窒素製品の場合、製品制御弁と排気流路をセットすると、排気ガスがサイレンサー(窒素トリム用炭素鋼、酸素トリム用ステンレス鋼)に入ります。腐敗窒素は、給水冷却塔の下水に設定されます(腐敗窒素は、下水の排出、再混合、および圧力の調整の効果を有するので、塔水冷却塔の塔径は、特に窒素が導入されることができる場合、塔内の高圧が抑制されないように、排出要件を満たすことができます。 水冷却塔抵抗6kpa(充填高さ8m)、配管およびバルブ4kpa、大気圧排気口圧力差2kpa、合計12kpa)。
高圧酸素製品の場合、排気は2段階でスロットルされます。まず、高圧生成物のガスノズルが偏心減速機を通って10barGに流れ、その中央にモネルノイズリダクションプレートをセットする。そして、偏心減速機により配管の径を拡大し、酸素媒体の流量を10m/s以下に制御する。高圧窒素製品、窒素製品は最初に10barにスロットルされ、ステンレス鋼ノイズリダクションプレートを通過し、次にノイズリダクションタワーのスロットル開口部、炭素鋼ノイズリダクションコンポーネントに入ります。爆破壁の内側)。
マフラータワーは、マフラータワーを介して、空気圧縮機システム、空気圧縮機の加圧および騒音低減(空気圧縮機の量に応じて計算)、および浄化システムの減圧空気、加圧および戻り流、および排出部と組み合わせることもできる。
膨張冷凍システム
エキスパンダには、低圧エキスパンダ、中圧エキスパンダ、液体エキスパンダの3種類があります。
特定のタイプのガスエキスパンダの場合、作動媒体の体積流量が大きいほど、効率は高くなります。一般に、8000Nm³を超える流量の低圧エキスパンダの効率は85∽88%であり、3000∽8000Nm³未満の流量の効率は70∽80%と低くなります。
中圧エキスパンダーは、一般的に中国製の輸入品(スペアパーツ)を採用しています。輸入されたエキスパンダーの効率は82∽91%(圧力端は4点未満)で、風量は8000Nm³/hを超えています。国内エキスパンダの効率は78∽87%です(圧力端は5ポイント未満)。
エキスパンダを開始する前に、(配管系内の不純物およびエキスパンダのボリュート中の不純物を除去するために)パージする必要があり、次いでシールガス(通常は昇圧端によって提供される)が導入され、次いで外部オイルシステムの循環および内部循環が行われる。インターロックテストが完了したら、開始できます。低温試験に合格した後、低温張力をかけることができる。コールドスタートでは、通常の操作後ではなく、タンクヒーターを起動する必要があります。この時点で、ベアリングの熱と寒さのバランスが取れています。
液体エキスパンダーの本質は、高圧液体の圧力ヘッドを使用して油圧作業を行うことです(同時に、液体のエンタルピーは減少しますが、気体からはほど遠いです)。一般に、40,000グレードを超える内圧空気分離プラントは、高圧液体空気スロットルバルブを交換するために液体エキスパンダを使用することができます。利点は、液体膨張機構が一般的に約2%の省エネを達成することができる省エネの目的を達成するために発電を冷却および拡張するために使用されることであるが、その投資は数千万元である。
蒸留塔システム
1.5∽50000クラスの塔はより多くのふるいトレイ塔を使用し、15000クラス以下の循環プレート塔の直径はより多くの利点を有する(液体対流は長くなるが、生産は複雑である)。4つのオーバーフロータワーは30,000以上のグレードで支配されており、パックされたタワーのエネルギー消費は低いですが、タワーの高さを5メートル増やす必要があります。50,000以上のグレードの空気分離は、特に上部と下部のタワーが並列に配置されている場合、より有利です。
充填カラムは、上部カラム、粗アルゴンカラム、ファインアルゴンカラムに使用されます。メーカーは一般的にスルザーまたは天田北陽です。粗アルゴン塔の冷熱源は一般に酸素富化液体空気であり、廃ガスは汚れた窒素パイプラインに排出することができるので、アルゴンシステムが停止するとエネルギー消費は低い。アルゴン塔の熱源は、下部塔内の酸素富化液体空気または窒素であり、冷熱源は希薄な液体空気または液体窒素であり得る。供給物は、液相または気相にすることができます。プレート式粗アルゴンカラムコンデンサーのシーリング要件は比較的高く、さもなければアルゴン製品は不適格であることに留意すべきである。
主な冷却には、単層、垂直2層、水平2層、垂直3層、落下膜メイン冷却(液体酸素およびガス酸素滴、窒素流)が含まれます。
蒸留塔システムを配置するには、6つの方法があります。
(1)上下の塔の上下配置は、従来の配置である。下部タワーの高さが低く、下部タワーなしで下部タワー液が上部タワーまたは厚いアルゴンタワーコンデンサーに入ることは困難です(パイプライン内の液相全体の上昇背圧を満たすことができ、パイプ直径はこの時点で小さくすることはできません)。
(2)垂直配置、上下の規則的な配置、中の高さ、カラム内の粗アルゴンカラムのカラムまたは凝縮器に液体が入りにくいため、カラム内に液体を抽出するストリッピングラインを採用する(パイプの出口は、ρnu二乗>3000を満たし、rhoは密度、 nuは流量であり、入口位置は気化パイプの高さの1%であり、適切な狭いパイプ直径が必要であり、液体過冷却度は大きくない);
(3)上部塔はアルゴン蒸留部に配置される。上部カラムを接続するために2つの循環酸素ポンプが使用されます。上部カラムの下部の高さは、下部カラム内の液体が上部カラムまたは粗アルゴンカラムの凝縮器に入ることができないという問題を解決することができる。
(4)上部カラムはアルゴン留分の断面に配置され、循環ポンプで接続されている。粗アルゴンカラムの上部は上部カラムの上部に位置し、コールドボックススペースを減らすことができます。
(5)塔は独立して配置され、循環ポンプで接続され、主な冷却は塔の上部にある。利点は、メイン冷却を大きくできることです。
(6)上部タワーは、寒い場所に独立して配置され、循環ポンプによって接続されている。粗アルゴンカラムの上部は、上部カラムの上部に位置する。利点は、メイン冷却を非常に大きくすることができ、コールドボックスのスペースも削減できることです。
液体ポンプシステム
水平ポンプは排水管(液体が配管に入る)の下に水平に配置され、加熱ガス(ポンプに設置され、不純物が入るのを防ぐためにポンプの前にフィルタを設置する)、空気、排水および排気弁(下部ドレイン、高排気)および戻り管(液体入口)を密封し、水平ポンプの回転速度は高すぎてはならない。 一般的な圧力は30バーグル未満です。水平ポンプは、水平レイアウトのために冷間収縮ベアリングにより良い負荷を有するが、高速ローターの動的バランスは十分ではない。
垂直ポンプは、ベアリングサスペンション配置(水入口パイプは排水管よりも高い)を採用し、大きな下向きの引っ張り力を負担します。ローターとシャフトの重心が再結合され、速度が非常に高い場合があります。一般に30bar以上では、ポンプの前に戻り空気(水平ポンプがないことに注意してください)、加熱ガス(ポンプフィルタの前に設定、高吸気)、シールガス、排気バルブ(低排気、高排気、予冷中に完全に低温であるかどうかを確認します)およびリターンパイプ(戻り液入口ステージ)。垂直ポンプは一般的に多段であり、リターンパイプラインは下向き(平ら、または上向きに傾斜)であってはならず、さもなければガスは排出されず、ポンプキャビテーションに容易につながる。また
液体酸素ポンプ液体窒素ポンプはコールドスタンバイであり、液体窒素ポンプのシールガス圧力は7barGより大きい。酸素ポンプのシールガス圧力は4barGである(下部タワーの圧力は窒素によって満たすことができる)。液体アルゴンは気化して密封され、流量は20%のマージンを有することが要求される。一般に、液体アルゴンポンプ自体の戻り弁は圧力バイパスによって制御され、出口弁の流量レベルは二重ループ制御によって制御される。
製品圧縮システム
窒素透過は一般的な圧縮空気を満たすことができ、窒素ターボ圧縮機はより高い圧力を有し、そしてギヤタイプはよりエネルギー効率が良い。
酸素は、1つのシリンダー(低圧)と2つのシリンダー(高圧と低圧)の圧力に応じて列(8段階)を通って30バールに圧縮され、一般的に30バーグル未満、5バーグルのシールガスを設定する必要があります(窒素圧力を満たすことができます)、同時に酸素媒体は高温高圧の火リングであるため、 すべての過電流部品は銅合金で作られており、安全窒素を設定する必要があり、これは通常、エンジニアリング設計によって考慮されます。輸入酸素の浸透価格は国産品の約2倍と比較的高く、一般的には使用されていません。現在、酸素浸透が一般的に使用され、吐出圧力は3∽30barGであり、流量は8000Nm³ / h以上である。しかし、流量が小さく、酸素透過効率が低く、一般に8000Nm³/h(55%)∽80000Nm³/h(68%)である。
一般的に酸素の圧縮プロセスに適しており、3∽30 bargから始まり、過給機の内部圧縮プロセスを使用することがよくあります(一般に効率は70%を超え、交通制限があり、効率は酸素よりも10ポイント以上高く、圧縮後の追加のエネルギー損失が比較的少ないという利点を相殺することもできます。 しかし、熱交換システムの変動を避けるために鋼の内部圧縮圧力を高める必要があります)は、スキーム後のエネルギー消費を比較して決定するために。
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