KDON3500型空分装置.docx
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KDON3500型空分装置
第一章KDON3200/3500型空分
装置操作技术规程
第一节设备概述与原理
一、概述:
本岗位是通过KDON3200/3500型空分装置,利用深度冷冻的方法,将离心空压机来的原料气,经预冷系统冷却、分子筛吸附净化、膨胀机制冷、并通过分馏塔分馏,分离氮气和氧气。
其中氧气经压缩后供甲烷二段转化炉使用,氮气主要供系统吹扫、置换及升温还原时使用。
二、工作原理
1、预冷系统工作原理:
1)水冷塔工作原理:
水冷塔是利用返流气体污氮、氮气的不饱和性,在水与气体接触时,经传热、传质,少量的水蒸发带走热量,从而使水温度降低。
2)空冷塔工作原理:
空冷塔是利用循环水和冷冻后的低温循环水与空气逆流接触、传热、传质,热量被水带走,使空气温度下降。
2、纯化系统原理:
纯化器工作原理是依靠纯化器内装填的13x分子筛吸附剂对水分、CO2、乙炔及碳氢化合物吸附性来工作的。
当空气进入纯化系统内与分子筛吸附剂充分接触,其中的水份、CO2、碳氢化合物被吸附剂吸附,净化后的空气进入空气分馏装置。
当吸附剂达到饱和后需进行加温再生,共设有两只纯化器,当一台饱和后,另一台切换至吸附状态,切换出来一台进行加温再生,这样两台交替使用,保证生产连续稳定。
3、膨胀机的工作原理:
从增压端来的高压空气进入膨胀端,经喷嘴、叶轮、扩压器膨胀使气体压力下降,内能降低,温度下降产生装置所需冷量。
气体内能通过转子传递给增压机而被回收,提高增压机的排出气体压力。
4、分馏塔工作原理:
采用深度冷冻法,首先将空气液化,而后利用氧、氮组分沸点的不同,在塔内同时并多次进行冷凝蒸发,从而使氧、氮分离,得到高纯度的氮气,在塔底得到纯氧气。
三、流程特点
1、预冷系统中,水先在水冷塔内第一次冷却,再经冷水机组冷却至要求温度,节约了能耗,空冷塔、水冷塔采用填料塔,换热效率高,阻力小,可靠性好;
2、采用分子筛吸附法净化空气,工艺流程简单,启动容易,操作方便,运行安全,切换损失小,精馏工况稳定,产品提取率高;
3、下塔采用高效环流筛板塔,上塔采用高效填料,传质传热性能好,使操作可靠;
4、采用增压膨胀机,单位制冷量大,膨胀量较小,改善了上塔精馏工况;
5、采用热虹吸蒸发器构成液氧自循环回路,增加主冷安全性,同时有效地降低了膨胀空气进上塔的过热度;
6、设置了膨胀机前温度调节流路,以满足启动过程中及正常运转的工况要求;
7、主换热器分为三只,分别采用氧气、氮气、污氮气与入塔空气换热,并附设阀门,可调节各板式热端温差,防止偏流,减少冷损;
8、分子筛吸附器自动切换,加热再生。
第二节主要工艺参数
一、产品产量和纯度
氧气≥3200Nm3/h99.6%O2
低压氮气≥3000Nm3/h99.99%N2
中压氮气≥500Nm3/h99.99%N2
加工空气量≥18000m3/h(标准状态下)
空压机排压0.56Mpa(表压)
二、产品送出压力
氧气2.5Mpa
低压氮气0.013Mpa
中压氮气0.45Mpa
启动时间~36h
运转周期2年
第三节工艺指标
一、温度控制
1、TIA-1102空气冷却塔空气出口温度7~9℃;
2、TIA-1103冷冻水进空冷塔温度8~10℃;
3、TICAS-1205,TICAS-1206再生气出电加热器温度170℃,高值报警190℃,低值报警160℃,210℃连锁停电;
4、TI-102氧气出分馏塔温度12℃;
5、TI-103氮气出分馏塔温度12℃;
6、TI-104污氮气出分馏塔温度12℃;
7、TI-105中压氮气出分馏塔温度12℃;
8、TI-455增压空气进冷箱温度15℃;
9、TI-441、442、443主换热器中部增压空气温度-100℃;
10、TI-445膨胀空气出主换热器下抽口冷端温度指示-165℃;
11、TIC-444膨胀机前温度-100~120℃;
12、TR-449、450膨胀机后温度-165℃;
13、TI-1空气出主换热器温度-173℃;
二、压力控制
1、空压机出口压力:
正常0.56Mpa,≥0.59Mpa自动放空;
2、PIAS-1101空气出空冷塔(AT1101),压力0.56Mpa,≤0.44Mpa报警,≤0.38Mpa水泵停车,冷水机组停机;
3、PIC-1232污氮出分馏塔压力0.015Mpa;
4、PIC-102氮气出分馏塔压力0.013Mpa;
5、PIC-101氧气出分馏塔压力0.023Mpa;
6、PIC-103氮气出分馏塔压力0.45Mpa;
7、PI-445膨胀机前压力0.675Mpa;
8、PI-446膨胀机后压力0.055Mpa;
9、PI-1下塔压力0.50Mpa;
10、PI-3上塔下部压力0.05Mpa;
11、PI-401、402膨胀机喷嘴后压力≤0.274Mpa;
12、膨胀机密封气压力:
膨胀端:
0.28Mpa,增压端:
0.48Mpa;
13、膨胀机油压:
0.4~0.6Mpa;
14、膨胀机转速:
41700r/min。
三、阻力控制
1、PDI-1下塔阻力0.015Mpa
2、PDI-2上塔阻力0.025Mpa
四、液面控制
1、LICAS-1130空气冷却塔(AI-1101)液面调节正常800mm<500mm>1200mm报警;
2、LCA-1103水冷却塔(WT-1101)液面调节正常600mm<300mm>1200mm报警;
3、LIC-1下塔液空液面控制正常400mm;
4、LI-2冷凝蒸发器液氧液面调节正常2400mm。
五、流量控制
1、FI-1101进空气冷却塔冷却水流量正常流量44t/h;
2、FIC-1120进空冷塔冷冻水流量正常流量13t/h;
3、FI-1201空气出分子筛吸附器流量18000~19000m3/h;
4、FIS-1202再生气量4000~5000m3/h;
5、FRQC-103产品氧气流量3200m3/h;
6、FI-441膨胀空气流量2500m3/h。
六、纯度控制
1、ARA-1201出分子筛的空气中CO2含量分析正常≤1ppm≥2ppm报警;
2、A-4污氮出上塔自动分析93~94.5%N2;
3、A-2冷凝蒸发器液氧分析乙炔含量≤0.01ppm(≥0.1ppm警戒值≥1ppm停车值);
4、A-1下塔液空分析34~38%O2;
5、A-3下塔顶部氮气纯度99.99%N2;
6、A-7主冷液氧取样分析总烃含量≤100ppm(≥250ppm停车)。
第四节流程概述
流程简述:
原料空气由吸入口吸入,经自洁式空气过滤器去除灰尘和机械杂质,在离心式空压机中被压缩至0.56Mpa、100℃左右,压缩空气经空气冷却塔洗涤冷却至7~8℃,然后进入纯化器,纯化器内装有分子筛吸附剂,以清除空气中的H20、CO2、C2H2、CnHm。
纯化器设置为2台,一台吸附,一台再生,由程序自动控制。
出分子筛的空气为12~15℃,经过滤网除去分子筛粉尘后,分三路:
一路进入分馏塔中,空气经主换热器与返流气体换热,被冷却至液化温度(-173℃),并有少量气体液化,这些气液混合物一起进入下塔。
另一路空气作为膨胀气体,经增压机增压并经冷却器冷却后也进入主换热器与返流气体换热。
这部分空气被冷却至-100℃左右,从主换热器中部抽出去膨胀机,膨胀后的空气进入热虹吸蒸发器,在热虹吸蒸发器内,被从主冷引出的液氧冷却至-178℃,进入上塔中部,液氧复热汽化后夹带液氧返回主冷,形成液氧自循环。
第三路少量空气做仪表气。
在下塔,空气被初步分离为氮和富氧液空,在塔顶获得99.99%N2的气氮,进入主冷与液氧换热冷凝成液氮,部分液氮回下塔作下塔的回流液。
另一部分液氮,经过冷器过冷节流后进入上塔顶部,作为上塔的回流液,下塔富液38%O2的液空,经过冷器过冷节流后进入上塔中部参与精馏。
以不同状态的三股流体进入上塔经再分离后,在上塔顶部得到产量约2500m3/h、纯度为99.99%N2的氮气,经过冷器、主换热器复热后出分馏塔。
上塔底部的液氧在主冷被下塔的氮气加热而蒸发,其中3200m3/h、纯度为99.6%O2的氧气,经主换热器复热后作为产品送出,其余部分做为上升蒸汽参与精馏。
在上塔上部约有7600m3/h的污氮抽出,仍经主换热器复热引出。
从分馏塔出来的污氮,4000m3/h的污氮去HXK-18000/5.6型纯化系统再生分子筛,其余去水冷塔升温增湿后放空。
合格的氮气出分馏塔后部分放空,其余部分去预冷系统的水冷却塔,升温、增湿后放空。
合格的氧气出分馏塔后,经氧压机压缩后送出。
500m3/h压力0.45Mpa的中压氮气从下塔顶部抽出,作为产品气。
第五节纯化系统操作规程
一、启动前的准备
1、对系统中的气动碟阀进行实验,开关灵活,指示信号正常。
2、对系统中手动阀进行实验,确保开关灵活,并使所有阀门处于全关位置。
3、所有仪表灵敏、零点准确。
4、分子筛吸附剂已装填。
5、气密查漏已完成。
6、确认预冷系统已运行正常稳定。
7、纯化系统程控已调试完成,各阀位开关准确到位。
8、纯化系统各阀处于手动位置,程控在手动位置。
二、纯化系统程控步序表
步序
名称
运行状态
运行时间
开位阀门
关闭阀门
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
三、启动操作
1、打开V1251、V1203向MS1201充压。
(打开V1252、V1204向MS1202充压)
2、待MS1201压力与空压机出口压力相近时(压差小于0.05MPa)打开V1201,关闭V1251。
3、打开分子筛吸附器底部排放阀,检查空气中是否带水,若有水,应及时排放,此阀应定期打开排水。
4、打开另一台吸附器再生回路上的阀V1206、V1208。
5、关闭V1231,打开1242、V1212、V1249,控制PI—1204不大于0.05MPa,FIS—1202流量约4000m3/h。
6、打开V1236、V1239。
7、关闭V1212
8、投运电加热器EH1201,控制电加热器温度为170~190℃。
9、此后可将程控切至自动控制。
10、用MS1202充压,操作过程所开关阀门应作相应调整。
四、正常运行
1、两台吸附器各再生一次后,投运吸附器出口CO2在线分析仪ARA—1201。
2、当一台吸附器已完成两次再并投入运行后,吸附器出口在线CO2分析仪ARA—1201显示CO2含量<2ppm,可以向冷箱内导气。
3、投运仪表空气。
4、冷箱导气后,当污氮气量>4000m3/h时,吸附器可切至污氮再生。
打开V1231,关闭V1249。
五、吸附器停运
1、正常停运:
若其中一台吸附器再生程序未完成时,若无特殊情况应再生完毕后停运。
停车步骤:
①加热器停电
②停止向空冷塔内导气,程控切换至手动操作位置,将吸附器各阀门全部关闭。
③做好记录,下次开车时,使用已再生好的一台吸附器。
2、紧急停运:
如遇空气带水或纯化系统其他紧急故障,应立即停运吸附器。
①迅速将吸附器程控切到手动操作状态。
②停电加热器。
③空压机放空。
④全关吸附器所有阀门。
⑤做好记录,一次开车时使用正在运行的一台吸附器。
六、一般故障处理
1、气动阀门打不开
1)检查仪表控制信号是否正确。
2)阀门气缸两边窜气。
3)碟阀法兰太紧。
2、再生温度偏低
1)再生流量与压力达不到设计值。
2)系统阀门泄漏。
3)电加热器工作不正常。
3、泄压时泄不净
1)吸附器阀门泄漏,根据参数判定具体阀门,进行更换。
2)泄压管路堵塞。
第六节预冷系统的操作
一、启动操作
1、确认准备工作就绪后,空压机运行正常,打开各压力表和液位计导压阀;
2、向空气冷却塔导入空气,待压力升至正常值并稳定在0.4Mpa以上,进行以下操作;
3、向空气冷却塔下端供水,开阀V-1121或V-1122,水泵供水排气后启动水泵WP-A或WP-B开V-1125或V-1126阀,开V-1127阀,控制好流量FI-1101,水进入空气冷却塔的中部,待液位LICAS-1130上升至正常液位时,开V-1130阀向外排水,并调整液位正常后投入自动;
4、开V-1103阀,向水冷塔供水;
5、待水冷塔的液位LICAS-1103上升至正常值(≥800mm),开V-1112或V-1113阀,启动水泵WP-C或WP-D。
开V-1116或V-1117阀,水进入冷水机组开V-1120阀,调整FI-1120水进入空冷塔上端;
6、注意观察空气冷却塔及水冷却塔液位是否正常,通过LIC-1103控制水冷却塔的液位,调整液面正常后投入自动;
7、待各水路流量正常,空气冷却塔及水冷却塔液位均正常并稳定后,启动冷水机组;
8、保证空气冷却塔出口空气温度不大于12℃;
9、当启动阶段调节稳定后,注意空冷塔或水冷塔液位稳定,并检查各仪表是否正常。
二、停机操作
1、接到系统停车命令后,停止向分子筛以后系统供气;
2、停冷冻机;
3、系统开始降压;
4、系统压力降至0.4Mpa前,停止向水冷塔供水,停冷水泵,停水泵,确认停止供应空冷塔上、下段供水;
5、空压机降压后,切除空冷塔进气(关闭空压机出口阀)。
第七节冷冻机操作
一、开车
1、接通蒸发器侧水;
2、接通冷凝器侧水;
3、检查现场控制主板各设定参数是否达到规定;
4、确认一切符合启动条件,启动冷冻水水泵;
5、打开V1120、关V1133投入自控;
6、启动冷冻机开始运转,调整冷冻机负荷,使出口水温逐步降至9℃。
二、正常维护
1、检查机组是否正常,有无异常响声;
2、检查蒸发器、冷凝器的冷却水是否正常供应,水泵出口压力是否稳定;
3、检查出冷冻机水温是否达规定值(7℃);
4、检查机组设定值及运行参数是否正常。
三、正常停车
1、现场主板上按钮达到OFF的位置,机组自动停车;
2、关闭蒸发器,冷凝器水侧进出口阀;
3、根据情况,适宜时停冷冻水泵WPC/D;
4、关闭水冷塔进排阀。
第八节膨胀机的操作
一、开车前的准备
1、气体管路已彻底吹除干净;
2、仪表联锁模拟动作检验完成;
3、油箱达到正常油位;
4、各阀门在正确“开”“关”的位置;
5、密封气接通;
6、检查喷嘴执行机构的正确性;
7、检查紧急切断阀的正确性;
8、冷和导气完成。
二、膨胀机组启动
1、启动前的检查。
1)油箱加温,如低于25℃应打开油加热器加热(不得高于40℃);
2)轴承温度,无论哪个轴承温度低于15℃,必须通过润滑油加温轴承,(注:
必须先通密封气)如仍不奏效,则必须用加温气,加温膨胀机;
3)启动油泵,供油装置供油正常;
4)增压端回流阀V457全开。
2、启动膨胀机
1)投密封气,冷却水;
2)开膨胀机出口阀;
3)开膨胀机进口阀;
4)开紧急切断阀;
5)逐步打开喷嘴,透平膨胀机开始运转,转速很快达到15000r/min~20000r/min;
6)逐渐关小增压端回流阀,使转速升至41700r/min;
7)随膨胀机进口温度的下降,转速也会下降,因此要经常调节增压端回流阀的开度,直到达到设计工况为止;
8)启动期间要随时检查油泵、喷嘴出口压力以及整机运行情况是否正常;
9)启动期间,间断打开设备和仪表管线的排放阀吹除后关闭;
10)根据运行负荷,调整喷咀开度。
三、膨胀机的停车
1、停车运转
1)缓慢打开增压端回流阀;
2)缓慢关闭喷嘴叶片,使膨胀机负荷降到最低;
3)关闭紧急切断阀;
4)全关膨胀机进口阀;
5)全关膨胀机出口阀;
6)关闭增压端进出口阀。
2、停车后处理
1)临时停车
保持密封气和润滑油的供应,保持仪电控系统为工作状态,准备重新启动。
2)长期停车
要求对膨胀机进行加温解冻操作如下:
a、保持密封气和润滑油的供应,保持仪电控为工作状态;
b、打开紧急切断阀;
c、打开喷嘴叶片;
d、打开膨胀机上所有吹除阀;
e、检查确认膨胀机的进出口阀处于关闭状态;
f、打开加温气体进口阀和吹除阀加温膨胀机,使流经膨胀机的加温气体
流向与正流方向相反,且温度不超过60℃,当加温吹除阀排出气体温度与进口温度大致相同时,加温结束,(加温气体的露点应低于-40℃);
g、关闭加温进口阀、吹除阀;
h、停止加温;
i、全关紧急切断阀;
j、全关喷嘴叶片;
k、停止润滑油供应;
l、15分钟后切断密封气源;
四、膨胀机主要故障及生产原因
1、轴承温度太高
1)润滑油供应不足;
2)油路不清洁(油过滤器堵塞);
3)转子动平衡差;
2、前轴承温度太低
其危害性是会使轴承间隙太小而影响正常运行,严重时还会引起润滑油固化,其主要原因是:
1)前密封套间隙太大;
2)轴密封漏泻气排气腔压力太高;
3)停车时装置冷气体的串流,此时必须启动油泵加温轴承。
3、膨胀机带液
出现这种情况时,容易打坏喷嘴叶片和叶轮,同时由于此时叶轮起了“泵”
的作用,会使喷嘴出口压力增高,加重止推轴承的负荷,可能引起轴承零部件的损坏。
4、出现下列情况时应立即按电钮,关闭膨胀机紧急切断阀,增压端防喘震阀
自动全开,机组停止运转。
1)出现极不正常的在线纪录;
2)有不寻常的震动和怪声;
3)突然散发大量烟雾。
第九节空分装置的启动操作
一、设备启动前的准备
1、冷却水系统正常;
2、仪表气源系统正常;
3、空压机运行正常;
4、预冷系统运行正常;
5、纯化系统运行正常‘
二、冷箱导气
1、打开空气进冷箱总阀V1222及V101、V102、V103阀;
2、稍开氧气产品放空阀V-104;
3、稍开氮气去水冷塔V-107;
4、开节流阀V1、V2调节;
5、稍开V203、V204向冷箱充气。
三、膨胀机的启动
1、按膨胀机启动程序启动,PIC-101、PIC-102、FIC-102、PIC-1232及时投自动;
2、当一台膨胀机运转正常后,启动另一台膨胀机,在膨胀机运转正常后视工艺情况逐渐关小V457,充分发挥膨胀机的高效制冷能力。
合理分配冷量,防止机前温度过低和膨胀机带液,使上、下塔和主冷全面冷却,并尽量降低膨胀机后排气温度,为积液打好基础;
3、在启动和调整膨胀机时,要密切监视空压机,根据情况逐渐关小空压机放空阀,保证空压机排出压力为0.52Mpa。
四、分馏塔冷箱内设备冷却
1、稍开膨胀空气启动旁通阀V450;
2、倒换分子筛吸附器再生气源(注:
如电炉在使用必须先停电后倒换);缓慢打开污氮气去纯化系统控制阀V1231,同时关V1249,在保证再生起源稳定的情况下,全关V1249,调节V1231控制再生气量为4000m3/h左右;
3、随着各设备的温度降低,应逐步调整V447、V448的开度,以便最大能力发挥膨胀机的制冷能力,同时注意主换热器热端温差的变化,用V447调整机前温度均衡下降,用V450调整扳式温度均衡下降;V314、V306、V307、V308、V309、V310全部打开,结霜后关闭。
五、液体积累及生产工况调整
1、当TI-1温度指示低于-172℃时,开始产生液空;
2、调整V447和V448开度,使机后温度TR-449,TR-450保持在-173℃以下,但不得低于-185℃。
以免膨胀机带液,损坏机器,此时V450全开。
3、当下塔液面LIC-1指示达300mm时,稍开下塔吹除阀V309,检查下塔是否有液空,当有液空后应打开V310排放,应至少排放三次;
4、当下塔液面LIC-1指示达400mm时,将LIC-1投入自控;
5、当液面计LI-2有指示时,应打开主冷吹除阀V308,进行排放检查是否有液,有液后,应打开主冷排放阀V307进行排液,至少排放三次;
6、当主冷液面高度约630mm时,适当关小氧、氮放空阀,提高上塔压力,便于快速液面积累;
7、当主冷液面接近2220mm时,开始调整纯度,缓慢打开V11,用V2进行调节并对工况进行调整,适当关小一台膨胀机的可调喷嘴开度,逐步减小膨胀量,直至喷嘴全关停一台膨胀机。
在减少膨胀量的同时,也要逐步关小膨胀空气旁通阀V450,直至全关;
8、在主冷液面逐渐上涨的情况下,应根据氧气、氮气纯度适当增大其取出量,直至达到设计要求为止。
当主冷液氧达到2400mm时,氧气达到99.6%O2,产量3200m3/h并稳定,开V105将产品氧送出,PIC101投自动,及时将PIC1232投自动,使多余的污氮气通入水冷塔中;
9、注意不定时排放不凝性气体,控制好主换热器温差在规定范围内;
10、及时将PIC-102投入自动;
11、中压氮的提取在系统正常后,逐渐开V110或V109使其流量达到设计值;
12、通知调度,产品氧、氮气具备外供条件。
六、本阶段操作注意事项
1、根据工况的变化,注意用空压机的放空量保压;
2、随着空气量的增加,要注意空气出空冷塔温度约在8~10℃,当温度偏高时,可通过适当增加进空冷塔的冷却水和冷冻水的流量,以使空气温度降低;
3、经常查看分子筛吸附器底部排放阀及V1253,以检查空气进纯化系统是否带游离水,如果有,应视其多少进行处理;
4、分子筛吸附器空气中的CO2含量不得大于2ppm超过可视情况适当增大再生气量或将再生温度适当提高,或者调整切换周期;
5、根据主换热器热端温度TI-102、TI-103、TI-104,中部温度TI-441、TI-442、TI-443的变化趋势,调整空气进口蝶阀V101、V102、V103;
6、主换热器中部温度不能过低,不低于-130℃,正常在-115℃左右。
第十节空分装置的加温吹除操作
空分设备在安装、大修及长期停车后,设备在长期运转后,也会有水分、灰尘、二氧化碳及碳氢化合物的积存,这样不仅使设备运行阻力升高,影响设备的运行效率,甚至使设备的安全运行受到威胁,所以设备在开车前或停运时,应全面干燥吹扫一次,以达到清除积聚物的目的。
一、加温吹除的有关事项及准备工作
1、正常情况下,每12个月加热吹除一次;
2、检查空分装置所有阀门是否处于合理状态,仪控是否良好;
3、空分停车后,加温吹扫前应检查确认装置内的液体排放完毕,且须静止2小时使设备自然升温后才能用干燥气吹扫;
4、吹扫前准备一张工艺流程图和彩笔,用以标记吹扫线路;
5、按规定有关章节启动空分分馏塔前的各个系统,使之运行稳定,空气量调至正常操作的60%左右;
6、加温吹除用的气源来自纯化后的干燥气体,当吹扫某一部分时,应对该部分的整个检测管线进行吹扫,但应注意,压力及阻力监视,以防超压或阻力过大;
7、如果吹除气体达到5℃以下,已干燥或检测露点在-40℃以下,即此流路加温吹除合格,结束加温吹除;
8、注意吹除期间开关阀门时一般应缓慢动作,同时严防超压及压力剧烈波动;
9、在保证加温吹除效果的前提下,合理优化组织加温流路、分配加温气量,以缩短加温时间,同时应避免相互串气,吹扫不
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- KDON3500 型空分 装置
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