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Todo el mundo está familiarizado con todo tipo de compresores y turbinas de vapor, pero ¿realmente comprende su papel en la separación del aire?Un taller de separación de aire en una fábrica, ¿sabes cómo es?La separación de aire, en pocas palabras, se utiliza para separar los diversos componentes del gas del aire, la producción de oxígeno, nitrógeno y gas argón en equipos industriales.También existen gases nobles como el helio, neón, argón, criptón, xenón, radón, etc.

Equipos de separación de aire en aire como materia prima, mediante el método de ciclo de compresión que congela profundamente el aire en líquido, luego después de la rectificación y gradualmente a partir de la separación del aire líquido para producir oxígeno, nitrógeno y argón en los equipos de gas inerte, como los convencionales ampliamente utilizados. Nueva industria química del carbón, metalurgia, profesionales, grandes fertilizantes nitrogenados, suministro de gas, etc.

En pocas palabras, el proceso del sistema de separación de aire incluye:

■ Sistema de compresión

■ Sistema de preenfriamiento

■ Sistema de purificación

■ Sistema de intercambio de calor

■ Sistema de entrega de productos

■ Sistema de refrigeración de expansión

■ Sistema de torre de destilación

■ Sistema de bomba de líquido

■ Sistema de compresión del producto

Introducimos los equipos uno a uno según el proceso del sistema de separación de aire:

Sistemas de compresión

Hay filtros de aire autolimpiantes, turbinas de vapor, compresores de aire, sobrealimentadores, compresores de instrumentos, etc.

(1) El filtro autolimpiante generalmente aumenta con el aumento del volumen de aire, la cantidad de cartuchos de filtro aumenta, la cantidad de capas es mayor, generalmente más de 25,000 niveles de doble capa, más de 60,000 niveles de diseño de tres capas;Generalmente, un solo compresor necesita una disposición de filtro separada y, al mismo tiempo, está dispuesto en la tobera superior.

(2) la turbina de vapor es un trabajo de expansión de vapor a alta presión, que impulsa la rotación del impulsor coaxial, para lograr el tipo de trabajo en el medio de trabajo.Hay tres formas de turbina de vapor comúnmente utilizadas: coagulación total, contrapresión total y bombeo; la más comúnmente utilizada es el bombeo.

(4) la inversión del dispositivo de separación de aire grande general del compresor de aire es un compresor centrífugo isotérmico uniaxial, el consumo de energía del importado es aproximadamente un 2% menor que el del nacional y la inversión es un 80% mayor;El compresor de aire adopta la ventilación de salida, no establece la tubería de reflujo, generalmente tiene los requisitos mínimos anti-sobretensión del flujo de succión, la paleta guía de entrada se usa para la regulación del flujo, las unidades nacionales importadas son de compresión de cuatro grados y enfriamiento de tres grados (la final la etapa no se enfría).El compresor de aire principal está equipado con un sistema de lavado con agua para lavar los sedimentos del impulsor y las superficies de la voluta en todos los niveles.El sistema está empaquetado con el motor principal.

(5) la inversión del dispositivo general de separación de aire grande del sobrealimentador adopta dos tipos de compresor centrífugo isotérmico uniaxial y compresor centrífugo de engranajes, entre los cuales el tipo de engranaje tiene una mayor ventaja en el consumo de energía, especialmente en condiciones de presión relativamente grande.

(6) El compresor de gas para instrumentos generalmente tiene tres formas: máquina de tornillo sin aceite, tipo pistón y tipo centrífugo.Debido a que el tipo de pistón y el tipo centrífugo no contienen aceite natural, no necesitan un dispositivo de eliminación de aceite, solo es necesario soportar el dispositivo de secado (eliminación de agua) y un filtro de precisión (además de las partículas sólidas);La máquina de tornillo generalmente tiene dos tipos de aceite y no tiene aceite ni eliminación de aceite, la máquina de tornillo de inyección de aceite necesita configurar el dispositivo de eliminación de aceite, al mismo tiempo necesita configurar un filtro de eliminación de aceite de muy alta precisión para cumplir con los requisitos de el proceso, la ventaja de este tipo es más económico;Tornillo sin aceite que utiliza rotor seco o lubricación con agua, este tipo de ventaja es que no hay aceite, la desventaja es que el precio es más caro.La capacidad de gas inferior a 500 NM ³/h es adecuada para seleccionar el tipo de pistón;Volumen de gas en los siguientes 2000 Nm³/h adecuado para máquina de tornillo o máquina de pistón;El volumen de gas es superior a 2000 Nm³/h, es decir, se pueden seleccionar tres modelos.Cuando el volumen de gas es grande, el compresor centrífugo tiene la ventaja de tener menos piezas de desgaste y es fácil de mantener y rentable.

El compresor del instrumento se utiliza durante la conducción y el purificador de tamiz molecular lo extrae después del funcionamiento normal.

Sistema de preenfriamiento

La torre enfriada por aire del sistema de preenfriamiento tiene dos formas: ciclo cerrado (la torre enfriada por aire se divide en secciones superior e inferior, y el agua congelada circula entre la sección superior de la torre enfriada por aire y la torre enfriada por agua ) y ciclo abierto (el sistema de entrada y circulación de agua).El ciclo cerrado se utiliza principalmente en plantas químicas con agua de mala calidad y es necesario agregar agua dulce y productos químicos.La circulación abierta se usa ampliamente, pero el sistema de agua en circulación también necesita reponer agua dulce con regularidad y el sistema de preenfriamiento también debe considerar las condiciones del verano.

La torre de enfriamiento de aire generalmente está diseñada para la parte inferior del anillo pall de acero inoxidable Φ76 de 1 m (alta temperatura), el anillo pall de polipropileno mejorado Φ76 de 3 m (gran flujo) y el anillo pall de polipropileno mejorado Φ50 de 4 m.

También hay dos tipos de torres de enfriamiento de agua: tipo de dos secciones (sin fuente de enfriamiento externa, la recuperación en frío de nitrógeno de aguas residuales secas es suficiente, de modo que el sistema de preenfriamiento está garantizado, pero la resistencia se duplica, (7 metros +7 metros φ50 anillo de pall de polipropileno) y un tipo de sección (con fuente de enfriamiento externa, anillo de pall de polipropileno de 8 metros φ50).

Además, todas las entradas de agua del sistema de preenfriamiento deben estar equipadas con filtros (generalmente 6 juegos: 4 bombas, entrada de agua de la torre de enfriamiento de agua, entrada de agua del lado de evaporación del enfriador de agua) para evitar que entren impurezas en el sistema. sistema.El efecto del sistema de preenfriamiento se detectó de la siguiente manera: el gas de salida de la sección de empaque inferior de 4 m era 1 ℃ menor que el agua de entrada;El gas en la salida de la sección de empaque de 8 m en la sección superior es 1 ℃ más alto que el agua.Generalmente, se coloca un medidor de temperatura en la parte media de la torre enfriada por aire (extendido hacia el interior).

Sistema de purificación

El sistema de purificación utilizado por el adsorbedor tiene tres flujos axiales verticales, literas horizontales y tres flujos radiales verticales.

El flujo axial vertical se utiliza principalmente para grados 10.000 (el diámetro ha sido de 4,6 m) debajo del equipo de separación de aire de soporte, el espesor del lecho es de 1550∽2300 mm, se pueden disponer capas dobles y simples, la mejor distribución del flujo de aire del adsorbedor de flujo axial vertical es la mejor.

La litera horizontal se utiliza principalmente para soportar equipos de separación de aire de tamaño grande y mediano.El espesor del lecho es de 1150 mm (tamiz molecular) +350 mm (pegamento de aluminio).

El adsorbedor de flujo radial vertical puede utilizar eficazmente el espacio interno del contenedor, de modo que el área de la capa de adsorción del mismo diámetro se expande aproximadamente 1,5 veces, lo que puede reducir efectivamente la altura de la torre, mientras que la vía vertical ocupa un área pequeña.Debido a que el flujo de aire se distribuye uniformemente, a diferencia del adsorbedor horizontal, la cantidad de tamiz molecular se reduce en un 20% y el consumo de energía renovable también se ahorra en un 20%.

Sin embargo, la desventaja del flujo radial vertical es que el centro del flujo de aire está concentrado (sector), lo que lo hace más rápido que el tiempo de penetración del flujo radial horizontal (CO2 <0,5 ppm).El espesor del lecho es de 1000 mm+200 mm y el flujo radial vertical puede cumplir con la configuración de equipos de separación de aire con un grado superior a 20 000.

Hay dos formas de calentamiento regenerativo: calentador eléctrico y calentador de vapor.

El calentador de vapor tiene un diseño horizontal (por debajo de 40 mil grados), vertical (por encima de 40 mil grados), vertical de alta eficiencia (alta tasa de utilización de vapor, ahorro de energía del 20%): un calentador de vapor (con punto de detección de fugas de H2O);Calentador eléctrico (de doble uso y en espera o de un uso y en espera) en paralelo (ajuste de parada de bloqueo de alta temperatura y bajo flujo para evitar que se queme, el material del tubo de calentamiento es 1Cr18Ni9Ti);Calentador eléctrico (cumple con la regeneración de activación, 250∽300℃) y calentador de vapor en paralelo;El calentador eléctrico está conectado en serie con el calentador de vapor (cuando la temperatura del vapor es baja, la resistencia de regeneración es grande).

El sistema de purificación también necesita configurar la tubería de regeneración del acelerador para satisfacer las necesidades de puesta en marcha.Además, se proporciona una válvula de seguridad en el lado del gas regenerador, y se proporciona una válvula de seguridad en el lado del calentador de vapor para evitar fugas o sobrepresión en el lado de alta presión del equipo o válvula, así como estrangulamiento de la sobrepresión.

La ruta de flujo regenerativo está equipada con una válvula de mariposa manual para asignar resistencia, de modo que la torre principal funcione de manera estable (o no, use el ajuste de sincronización de la válvula reguladora de la tubería principal).

Entonces el sistema de intercambio de calor

Sistema de intercambio de calor Diseño de medio estrictamente híbrido del flujo en el mismo intercambiador de calor, equilibrio automático de transferencia de calor para cada medio, bajo consumo de energía, pero esto puede causar que todo el intercambiador de calor para el proceso de compresión interna del intercambiador de calor de alta presión, resulte en la La acumulación de inversión aumenta, por lo que la organización de nivel superior a 20000 o el intercambiador de calor de compresión de alto y bajo voltaje de manera separada, más económico, por debajo de 20000 niveles adoptan una configuración de intercambiador de calor de alta presión.

El producto es enviado.

Productos de oxígeno y nitrógeno a baja presión, configure la válvula de control del producto y ventile la ruta del flujo, ventile hacia el silenciador (partes internas de nitrógeno para acero al carbono, partes internas de oxígeno para acero inoxidable).Configuración de nitrógeno corrupta para la purga de la torre de enfriamiento de agua (función de purga de nitrógeno corrupta, mezcle nuevamente y ajuste la presión, el efecto del diámetro de la torre de enfriamiento de agua de la torre puede cumplir con los requisitos de descarga, especialmente el nitrógeno puede pasar a la situación, no hacer que la torre suprima la alta presión, la resistencia de la torre de enfriamiento de agua a 6 kpa (empaque de 8 metros de altura), tuberías y válvulas de 4 kpa, 2 kpa de diferencia de presión de ventilación atmosférica, un total de 12 kpa).

Para productos de oxígeno a alta presión, se adopta una regulación de dos etapas para la ventilación.Primero, las boquillas de gas del producto de alta presión fluyen a 10 barG, a través del tubo reductor excéntrico, y la placa de reducción de ruido Monel se coloca en el medio.Luego, el diámetro de la tubería se expande a través del tubo reductor excéntrico y el caudal del medio de oxígeno se controla por debajo de 10 m/s.Productos de nitrógeno a alta presión, los productos de nitrógeno primero se estrangulan a 10 bar, a través de la placa de reducción de ruido de acero inoxidable y luego al respiradero de estrangulación de la torre de ruido, componentes de reducción de ruido de acero al carbono;La válvula de oxígeno no debe ser operada por personas (la válvula reguladora tiene prohibido tomar el volante y la válvula manual está colocada en la pared a prueba de explosiones).

La torre de anecoización también se puede combinar con el sistema de compresor, reducción de ruido del refuerzo del compresor de aire (calculado de acuerdo con la cantidad de compresor de aire), a través de la torre de anecoización, así como el sistema de purificación de aire de alivio de presión, reflujo de refuerzo y parte de descarga.

Sistema de refrigeración de expansión.

Hay tres tipos de expansores, es decir, expansores de baja presión, expansores de media presión y expansores de líquido.

Para un determinado tipo de expansor de gas, cuanto mayor sea el flujo volumétrico del medio de trabajo, mayor será la eficiencia.El flujo general de más de 8000 Nm³ la eficiencia del expansor de baja presión es del 85∽88%, la eficiencia del flujo inferior a 3000∽8000Nm³ será baja al 70∽80%.

El expansor de media presión generalmente adopta uno nacional importado (repuesto).Capacidad de aire 8000Nm³/h o más Eficiencia del expansor importado 82∽91% (extremo presurizado 4 puntos menos);Eficiencia del expansor doméstico 78∽87% (extremo presurizado 5 puntos menos).

Antes de que arranque la máquina de expansión, es necesario realizar una purga (eliminar las impurezas en el sistema de tuberías y las impurezas en la voluta de la máquina de expansión) y luego pasar el gas sellador (normalmente proporcionado por el extremo presurizador) y luego realizar el proceso externo. Circulación y circulación interna del sistema de aceite.Después de finalizar la prueba de enclavamiento, se puede iniciar.Después de pasar la prueba de frío, se puede apretar en frío.El arranque en frío necesita encender el calentador del tanque, lo cual no es necesario después del funcionamiento normal.En este momento, el calor y el frío del rodamiento se han equilibrado.

La esencia del expansor de líquido es utilizar el cabezal de presión del líquido a alta presión para realizar trabajo hidráulico (al mismo tiempo, la entalpía del líquido se reduce, pero en comparación con el gas, es muy baja).Generalmente, más de 40,000 equipos de separación de aire de compresión interna de grado pueden usar expansor de líquido para reemplazar la válvula reguladora de aire líquido de alta presión.Su ventaja es utilizar el enfriamiento del mecanismo de expansión líquida y la generación de energía de expansión para lograr el propósito de ahorrar energía; generalmente puede lograr un ahorro de energía de aproximadamente el 2%, pero su inversión es de diez millones de yuanes.

Sistema de torre de destilación

Torre 1.5 ∽ 50000 nivel usando la torre de placa de tamiz es más, placa de circulación bajo torre de diámetro de grado 15000 más ventajas (el flujo de líquido es convección es largo, pero para hacer complejo), aplicación de convección por debajo de nivel 30000 más, grado más de 15000 es dominante, Cuatro desbordamientos sobre la torre de nivel 30000 son la torre dominante, compacta y con bajo consumo de energía, pero la altura de la torre aumenta 5 metros.La separación del aire por encima de los 50 mil grados es más ventajosa, especialmente cuando las torres superior e inferior están dispuestas en paralelo.

La torre de embalaje se utiliza para la columna superior, la columna de argón grueso y la columna de argón fino.El fabricante suele ser Sulzer o Tianda Beiyang.La fuente fría de la columna de argón grueso es generalmente aire líquido rico en oxígeno y el gas residual puede liberarse en la tubería de nitrógeno sucia, por lo que el consumo de energía es bajo cuando se detiene el sistema de argón.La fuente de calor de la columna de argón es aire líquido rico en oxígeno o nitrógeno en la columna inferior, y la fuente de frío puede ser aire pobre en líquido o nitrógeno líquido.La alimentación puede ser en fase líquida o en fase gaseosa.Cabe señalar que los requisitos de sellado del tipo de placa del condensador de torre de argón crudo son más altos; de lo contrario, se producirán productos de argón no calificados.

El enfriamiento principal tiene una sola capa, doble capa vertical, doble capa horizontal, tres capas verticales y enfriamiento principal de película descendente (oxígeno líquido y oxígeno gaseoso hacia abajo, con flujo de nitrógeno).

Existen 6 formas en las que se puede disponer el sistema de torre rectificadora:

(1) La disposición vertical de las torres superior e inferior es una disposición convencional.La altura es baja y es difícil que el líquido de la torre inferior ingrese a la torre superior o al condensador de la torre de argón grueso sin la torre inferior (la contrapresión ascendente de toda la fase líquida en la tubería se puede satisfacer y la el diámetro de la tubería no puede ser pequeño en este momento);

(2) disposición vertical, arriba y abajo como disposición regular, altura media, es difícil que el líquido ingrese a la torre o al condensador de columna de argón crudo de la torre usando una línea de extracción establecida para llevar el líquido a la torre (las exportaciones de tuberías cumplen con rho nu cuadrado > 3000, rho para densidad, nu como velocidad de flujo, posición de entrada en la altura del tubo de vaporización a una tasa del 1%, necesita un diámetro estrecho apropiado, al mismo tiempo, el grado de sobreenfriamiento del líquido no es grande);

(3) La columna superior está dispuesta en la sección de fracción de argón.Se utilizan dos bombas de circulación de oxígeno para conectar la columna superior.La altura más baja de la columna superior puede resolver el problema de que el líquido de la columna inferior no puede ingresar a la columna superior o al condensador de la columna de argón grueso.

(4) La columna superior está dispuesta en secciones de fracción de argón y conectada mediante una bomba de circulación.La sección superior de la columna de argón grueso está ubicada en la parte superior de la columna superior, lo que puede reducir el espacio de la caja fría.

(5) el diseño frío independiente de la torre, el uso de la conexión de la bomba de circulación, el enfriamiento principal en la parte superior de la torre, la ventaja es que el enfriamiento principal puede ser muy grande;

(6) La torre superior está dispuesta de forma independiente en un lugar frío y conectada mediante una bomba de circulación.La sección superior de la torre de argón grueso se encuentra en la parte superior de la torre superior.La ventaja es que la refrigeración principal se puede hacer muy grande y también se puede reducir el espacio de la caja fría.

Sistema de bomba de líquido

Disposición horizontal de la bomba horizontal debajo del tubo de drenaje (líquido en el tubo), debe configurar el gas de calefacción (instalado en la bomba o el filtro de la bomba antes y evitar que entren impurezas), aire sellado, válvula de escape de drenaje (drenaje inferior, escape alto) y línea de retorno (la entrada de líquido), la velocidad de la bomba horizontal no puede ser demasiado alta, presión general inferior a 30 barg, bomba horizontal debido al diseño horizontal, la carga del cojinete de contracción en frío es mejor, pero el equilibrio dinámico del rotor de alta velocidad es bastante malo.

La bomba vertical adopta una disposición de tipo suspensión de cojinete (el tubo de entrada es más alto que el tubo de drenaje), la tensión descendente del soporte es mayor, el centro de gravedad del rotor y el eje se recombinan y la velocidad puede ser muy alta;Generalmente por encima de 30 bar, es necesario configurar: aire de retorno delante de la bomba (tenga en cuenta que no hay bomba horizontal), gas de calefacción (colocado delante del filtro de la bomba, entrada de aire alta), gas de sellado, válvula de descarga (baja descarga, escape alto, comprobar si está completamente frío durante el preenfriamiento) y tubo de retorno (fase de entrada de líquido de retorno).Las bombas verticales son generalmente de múltiples etapas, los requisitos del camino de la tubería de retorno no deben ser bajos (planos o inclinados hacia arriba), de lo contrario, no se podrá descargar el gas, lo que fácilmente provocará cavitación en la bomba.Además, el motor de la bomba de baja temperatura necesita configurar la tubería de soplado para evitar el sobrecalentamiento en verano y las heladas en invierno.

Bomba de oxígeno líquido Bomba de nitrógeno líquido en espera en estado frío, en la que la presión del gas de sellado de la bomba de nitrógeno líquido es superior a 7 barG;La presión del gas de sellado de la bomba de oxígeno es de 4 barG (la presión de la torre inferior puede cubrirse con nitrógeno);Bomba de circulación de argón líquido, un uso y otro de reserva, el gas de sellado generalmente adopta un sello de vaporización de argón líquido, se requiere que el flujo tenga un margen del 20%.Control de derivación de presión de la válvula de reflujo de la bomba de argón líquido general, control de nivel de flujo de la válvula de salida, utilizando control de doble circuito.

Sistema de compresión del producto.

La penetración de nitrógeno puede satisfacer el aire comprimido general, la presión del compresor de la turbina de nitrógeno es mayor y el tipo de engranaje ahorra más energía.

Oxígeno a través de la fila de un solo cilindro de presión (baja presión) y dos cilindros (cilindro de alta presión y de baja presión) (compresión de 8 niveles a 30 bar), generalmente por debajo de 30 barg, es necesario configurar un gas sellador de 5 barg ( la presión de nitrógeno puede cumplir), al mismo tiempo, debido al medio de oxígeno por razones de alta temperatura y alta presión de HuoHuan, todas las partes del flujo adoptan una aleación de cobre, es necesario configurar nitrógeno de seguridad, generalmente mediante la consideración del diseño de ingeniería;El precio de penetración del oxígeno importado es más alto, aproximadamente 2 veces más que el nacional, generalmente no se usa, actualmente generalmente todos cuelgan la penetración de oxígeno, se puede alcanzar una presión de descarga de 3∽30barG, un flujo de 8000Nm³/h superior.Sin embargo, el caudal es pequeño y la eficiencia de la permeabilidad al oxígeno es baja, generalmente 8000 Nm³/h (55%) ∽80000 Nm³/h (68%).

Generalmente se aplica al proceso de compresión de oxígeno, de 3 a 30 barg, pero a menudo con un proceso de compresión interna del refuerzo (generalmente más del 70% de eficiencia, también tiene restricciones de tráfico, la eficiencia es mayor que la del oxígeno en más de 10 puntos, incluso puede compensar la compresión relativamente menos en la compresión después del calor (la ventaja de las pérdidas de energía adicionales, pero la compresión interna para la presión del acero debe mejorar, para evitar fluctuaciones en el sistema de intercambio de calor) se comparan y se determina el consumo de energía después del plan. .

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