あらゆる種類のコンプレッサーや蒸気タービンについては誰もがよく知っていますが、空気分離におけるそれらの役割を本当に理解していますか?工場内の空気分離作業場がどのようなものかご存知ですか？簡単に言うと、空気分離は、産業機器の酸素、窒素、アルゴンガスの生成セットである空気ガスのさまざまな成分を分離するために使用されます。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。
空気を原料とした空気分離装置は、圧縮サイクルの方法により空気を急速冷凍して液体にし、その後精留した後、徐々に液体から空気を分離して、従来の広く使用されている不活性ガスの装置で酸素、窒素、アルゴンを生成します。新しい石炭化学産業、冶金、専門、大型窒素肥料、ガス供給など。
簡単に言うと、空気分離のシステム プロセスには次のものが含まれます。
■圧縮方式
■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
■拡張冷凍システム
■蒸留塔方式
■液体ポンプシステム
■製品圧縮方式
空気分離システムのプロセスに応じて装置を1つずつ紹介します。
圧縮システム
自浄式エアフィルター、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、計器用コンプレッサーなどがあります。
(1) 自動洗浄フィルターは一般的に風量の増加に伴い増加し、フィルターカートリッジの数が増加し、層数が増加します。通常、二層レイアウトでは 25,000 レベル以上、三層レイアウトでは 60,000 レベル以上になります。一般に、単一の圧縮機には別個のフィルター配置が必要であり、同時にフィルターは上部羽口に配置されます。
(2) 蒸気タービンは、高圧蒸気を膨張させて同軸羽根車を回転させ、作動媒体上での仕事を実現します。蒸気タービンには一般的に使用される 3 つの形式があります。完全凝固、完全背圧、およびポンピングです。より一般的に使用されるのはポンピングです。
（4）空気圧縮機の投資一般的な大型空気分離装置は一軸等温遠心圧縮機であり、輸入品のエネルギー消費量は国内のものより約2％低く、投資額は80％高い。エアコンプレッサーは出口ベントを採用し、逆流パイプラインを設定せず、一般に最小吸入流量アンチサージ要件を備え、流量調整に入口ガイドベーンが使用され、輸入された国内ユニットは4グレード圧縮3グレード冷却（最終ステージは冷却されません）。メインエアコンプレッサーには、すべてのレベルでインペラとボリュート表面から堆積物を洗浄する水洗浄システムが装備されています。このシステムはメインエンジンと同梱されています。
（5）過給機の一般的な大型空気分離装置の投資には、一軸等温遠心圧縮機と歯車式遠心圧縮機の2種類が採用されており、このうち歯車式は、特に比較的圧力が高い条件において、エネルギー消費の点で大きな利点を持っています。
(6) 計器用ガス圧縮機には、一般にオイルフリースクリューマシン、ピストン式、遠心式の 3 つの形式があります。ピストン式と遠心式なので自然オイルフリーのため、油分除去装置が不要で、乾燥装置（水分除去）と精密フィルター（固体粒子に加えて）をサポートするだけで済みます。スクリューマシンには一般に2種類のオイルがあり、油と油の除去はありません。オイル射出スクリューマシンは油除去装置を設定する必要があり、同時に非常に高精度の油除去フィルターを設定する必要があります。このタイプの利点はプロセスが安価であることです。乾式ローターや水潤滑を使用したオイルフリースクリューは、オイルを使用しないことがメリットですが、価格が高価になることがデメリットです。ピストンタイプの選択には、500NM 3/h 未満のガス容量が適しています。ガス量は2000Nm3/h以下で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。ガス量は2000Nm3/h以上、3機種からお選びいただけます。ガス量が多い場合、遠心圧縮機は摩耗部品が少なく、メンテナンスが容易でコスト効率が高いという利点があります。
計器用コンプレッサーは運転時に使用され、通常運転後はモレキュラーシーブ精製器によって抽出されます。
予冷システム
予冷方式の空冷塔にはクローズドサイクル（空冷塔が上下に分かれており、空冷塔の上部と水冷塔の間で凍結水が循環する方式）の2つの形式があります。 ）およびオープンサイクル（入口および循環水システム）。クローズドサイクルは主に水質の悪い化学プラントで使用され、真水と薬品を追加する必要があります。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真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。
空冷塔は一般的に1m Φ76ステンレスポールリング（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の底部に設計されています。
水冷塔にも 2 種類あります。 2 セクション型 (外部冷却源なし、乾燥下水窒素冷却回収で十分なため、予冷システムは保証されていますが、抵抗は 2 倍になります (7 メートル + 7 メートル φ50)ポリプロピレン製ポールリング）とセクションタイプ（外部冷却源付き、8m φ50ポリプロピレン製ポールリング）があります。
また、予冷装置のすべての水入口にはフィルター（ポンプ 4 台、水冷塔の水入口、冷却水冷却器の蒸発側水入口の計 6 セット）を設置し、不純物が内部に持ち込まれないようにする必要があります。システム。予冷システムの効果は次のように検出されました。下部 4 m のパッキングセクションの出口ガスは入口水より 1℃ 低かった。上部8mのパッキン部出口のガスは水より1℃高いです。一般に温度計は空冷塔の中央部（内部まで伸びた部分）に設置されています。
浄化システム
吸着器で使用される精製システムには、垂直軸流、水平二段ベッド、垂直ラジアル流の 3 つがあります。
垂直軸流は主に支持空気分離装置の下の10,000グレード（直径4.6mまで）に使用され、ベッド厚さ1550∽2300mm、二重層と単層を配置でき、垂直軸流吸着器の気流分布が最適です。
横型二段ベッドは主に大型・中型の空気分離装置の支持に使用されます。ベッドの厚さは 1150mm (モレキュラーシーブ) + 350mm (アルミニウム接着剤) 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できるため、同じ直径の吸着層面積が約1.5倍に拡大され、垂直方式の占有面積が小さい一方で塔の高さを効果的に低減できます。水平吸着器とは異なり、空気流が均一に分布するため、モレキュラーシーブの量が 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。
ただし、垂直放射流の欠点は、空気流の中心 (セクター) が集中するため、水平放射流の浸透時間 (CO2 < 0.5ppm) よりも速くなるということです。ベッド厚さは1000mm+200mmで、垂直放射流により20,000グレード以上の空気分離装置の構成に対応できます。
蓄熱式加熱には電気ヒーターとスチームヒーターの2つの方法があります。
蒸気ヒーターには水平（4万等級以下）、垂直（4万等級以上）、垂直高効率蒸気ヒーター（高い蒸気利用率、20％の省エネ）レイアウトがあります。蒸気ヒーター（H2O漏れ検出ポイント付き）。電気ヒーター（デュアル使用とスタンバイ、または片使用とスタンバイ）を並列（焼損を防ぐための高温および低流量のインターロック停止設定、加熱管の材質は1Cr18Ni9Ti）。電気ヒーター（活性再生対応、250∽300℃）と蒸気ヒーターを並列。電気ヒータは蒸気ヒータと直列に接続されています（蒸気温度が低い場合は回生抵抗が大きくなります）。
浄化システムは、始動のニーズを満たすためにスロットル再生パイプラインをセットアップする必要もあります。また、機器やバルブの高圧側の漏れや過圧を防ぐため、再生ガス側には安全弁、蒸気ヒータ側には安全弁を設けています。スロットル過圧。
再生流路には、ホストタワーを安定して動作させるために抵抗を割り当てる手動バタフライバルブが装備されています（メインパイプ調整バルブのタイミング調整を使用することもできます）。
つまり、熱交換システムは、
熱交換システムは、同じ熱交換器内の流れの厳密なハイブリッド媒体設計、各媒体の熱伝達自動バランス、低エネルギー消費ですが、これによりすべての熱交換器が高圧熱交換器の内部圧縮プロセスに使用される可能性があり、その結果、投資の蓄積が増加するため、20000レベル以上の組織または高低電圧圧縮熱交換器を個別に配置し、より経済的で、20000レベル未満はすべて高圧熱交換器構成を採用します。
商品が発送されます
低圧酸素および窒素製品、製品制御バルブとベント流路を設定し、サイレンサーにベントします（炭素鋼の場合は窒素内部部品、ステンレス鋼の場合は酸素内部部品）。破損した窒素を水冷塔のブローダウンに設定します（破損した窒素のブローダウンの役割、再び怒って混合し、圧力を調整します。塔の水冷塔の直径の影響により、排出要件を満たすことができます。特に窒素は状況に入ることができませんが、そうではありません）塔の高圧抑制、水冷塔の耐圧6kpa（高さ8mパッキン）、配管とバルブ4kpa、大気ベント差圧2kpa、合計12kpa）とします。
高圧酸素製品の場合、ベントには2段絞りを採用しています。まず、高圧品のガスノズルは偏心減速管を通って10barGまで流れ、途中にモネル消音板が設置されています。その後、偏心減速機管を介して管径を拡大し、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 まで絞り込まれ、ステンレス鋼の騒音低減プレートを通過し、次に騒音塔の絞りベント、炭素鋼の騒音低減コンポーネントに入ります。酸素バルブは人が操作してはなりません（調整バルブはハンドルを握ることが禁止されており、手動バルブは防爆壁に設置されています）。
無響塔は、無響塔を介してコンプレッサーシステム、エアコンプレッサーブースター騒音低減（エアコンプレッサーの量に応じて計算）、および浄化システムの圧力リリーフ空気、ブースター再生逆流、排出部分と組み合わせることができます。
拡張冷凍システム
膨張機には低圧膨張機、中圧膨張機、液体膨張機の3種類があります。
特定のタイプのガスエキスパンダーでは、作動媒体の体積流量が大きいほど効率が高くなります。一般的な流量8000Nm3以上の低圧膨張機の効率は85∽88%ですが、流量3000∽8000Nm3未満の場合、効率は70∽80%と低くなります。
中圧エキスパンダーは輸入品の国産品（予備）を採用するのが一般的です。空気容量8000Nm3/h以上 輸入膨張機効率82∽91%（加圧端4点以下）国内膨張機効率78∽87%（加圧端5ポイント減）。
膨張機を始動する前に、パージ（パイプシステム内の不純物および膨張機のボリュート内の不純物を除去）し、その後シーリングガス（通常は加圧端によって提供される）を通過させ、その後外部のガスを排出する必要があります。オイルシステムの循環と内部循環。連動テスト終了後、起動可能となります。冷間試験に合格した後、冷間締めが可能です。コールドスタートではタンクヒーターを起動する必要がありますが、通常の動作後は必要ありません。この時点で、ベアリングの熱と冷のバランスが取れています。
液体膨張機の本質は、高圧液体の圧力ヘッドを使用して油圧仕事を行うことです（同時に液体のエンタルピーは低下しますが、気体と比較すると非常に遠くなります）。一般に、40,000 グレード以上の内部圧縮空気分離装置では、高圧液体空気スロットル バルブの代わりに液体膨張器を使用できます。その利点は、液体膨張機構の冷却と膨張発電を使用して省エネの目的を達成することであり、一般に約2％の省エネを達成できますが、投資額は1,000万元です。
蒸留塔システム
タワー1.5∽50000レベルのふるい板タワーを使用する場合はより多く、15000グレード以下の直径の塔を使用する循環プレートはより多くの利点（液体の流れは対流が長いですが、複雑にするため）、30000レベル以下の対流の適用が多く、15000グレード以上が支配的であり、 30000 レベル以上の 4 つのオーバーフロー タワーが支配的で、低エネルギー消費の充填タワーですが、タワーの高さは 5 メートル増加します。50,000 グレード以上の空気分離は、特に上部塔と下部塔が平行に配置されている場合に、より有利です。
充填塔は上部塔、粗アルゴン塔、細粒アルゴン塔に使用されます。メーカーは一般的にSulzerまたはTianda Beiyangです。粗アルゴン塔の冷源は通常、酸素が豊富な液体空気であり、廃ガスは汚れた窒素パイプラインに放出できるため、アルゴンシステムが停止しているときのエネルギー消費は低くなります。アルゴン塔の熱源は下部塔内の酸素を豊富に含む液体空気または窒素であり、冷熱源は液体の少ない空気または液体窒素にすることができます。供給原料は液相でも気相でもよい。プレートタイプの粗アルゴンタワー凝縮器のシール要件はより高いことに注意してください。そうでないと、不適格なアルゴン製品が生成されることになります。
主冷却には単層、垂直二層、水平二層、垂直三層、流下膜式主冷却（液体酸素とガス酸素を下降、窒素流あり）があります。
整流塔システムを配置するには 6 つの方法があります。
(1) 上下タワーの垂直配置は従来の配置である。高さが低く、下塔の液体が下塔なしでは上塔や粗アルゴン塔の凝縮器に入りにくい（パイプライン内の液相全体の上向きの背圧を満足でき、現時点ではパイプの直径を小さくすることはできません）。
(2) 垂直配置、規則的な配置として上下に配置、中程度の高さ、液体が塔に入るのが難しい、またはセットされたストリッピングラインを使用して塔に液体を取り出す粗アルゴン塔凝縮器（パイプの輸出はρ nu 二乗 > 3000 を満たす、密度はρ、流速はν、蒸発管の入口位置は1%の割合で高さ、適切な細い直径が必要、同時に液体の過冷却度は大きくない）。
(3) 上部塔はアルゴン留分のセクションに配置されています。2 つの循環酸素ポンプを使用して上部カラムを接続します。上部塔の高さを低くすることにより、下部塔の液体が上部塔または粗アルゴン塔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) 上部塔はアルゴン留分のセクションに配置されており、循環ポンプで接続されています。粗アルゴン塔の上部が上部塔の上部に位置するため、コールドボックスのスペースを削減できます。
(5) 塔の独立した冷却レイアウト、循環ポンプ接続の使用、塔の上部での主冷却。利点は、主冷却を非常に大規模に行うことができることです。
(6) 上部塔は低温の場所に独立して配置され、循環ポンプで接続されています。粗アルゴン塔の頂部は上部塔の上部に位置する。利点は、主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
水平ポンプは排水チューブの下に水平に配置され（チューブに液体が入ります）、加熱ガス（ポンプに設置または事前にポンプフィルターを設置し、不純物が侵入するのを防ぎます）、密封された空気、排水排気バルブ（下部排水、高い排気）と戻りライン（液体入口）、水平ポンプ速度が高すぎてはいけない、一般圧力が 30 barg 未満、水平レイアウトによる水平ポンプ、冷間収縮ベアリング負荷は優れていますが、高速ローターの動的バランスは十分に悪いです。
垂直ポンプはベアリングサスペンションタイプの配置を採用しており（入口パイプが排水パイプより高い）、下向きの張力に耐え、ローターとシャフトの重心が再結合され、速度が非常に高くなります。一般的に 30bar を超える場合は、次の設定が必要です: ポンプの前の戻り空気 (水平ポンプがないことに注意)、加熱ガス (ポンプ フィルターの前に設置、空気取り入れ口を高く)、シール ガス、排出バルブ (低吐出、高排気、予冷時に完全に冷えているかどうかを確認）および戻りパイプ（戻り液吸入段階）。垂直ポンプは一般に多段式であり、戻り配管の道路要件は下向き（平らまたは上向きに傾斜）でなければなりません。そうしないと、ガスが排出できなくなり、ポンプのキャビテーションが発生しやすくなります。さらに、低温ポンプモーターは、夏の過熱と冬の霜を防ぐために送風パイプラインを設定する必要があります。
液体酸素ポンプの液体窒素ポンプは、液体窒素ポンプのシールガス圧力が7barGを超える低温状態でスタンバイします。酸素ポンプのシールガス圧力は 4barG (下部塔の圧力は窒素によって満たされます)。循環液体アルゴンポンプ、1回使用と1回待機、シールガスは通常液体アルゴン気化シールを採用し、流量には20％のマージンが必要です。一般的な液体アルゴンポンプ自体は、還流バルブの圧力バイパス制御、出口バルブの流量制御、二重回路制御を使用しています。
製品圧縮システム
窒素の浸透は一般的な圧縮空気を満たすことができ、窒素タービンのコンプレッサー圧力は高く、ギアタイプはより省エネです。
単一シリンダー圧力 (低圧) と 2 シリンダー (高圧および低圧シリンダー) の列に従って酸素を通過させます (30 bar までの 8 レベル圧縮)。通常は 30 barg 未満で、5 barg のシーリング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、高温高圧の酸素媒体のため、すべての流れ部分は銅合金を採用しており、通常は工学設計上の考慮事項によってセキュリティ窒素を設定する必要があります。輸入酸素透過価格は国内価格の約2倍で高く、一般には使用されていませんが、現在一般的にはすべてのハング酸素酸素透過、吐出圧力3∽30barG、8000Nm3/h以上の流量を満たすことができます。ただし、流量が少なく酸素透過効率は低く、一般的には8000Nm3/h(55%)∽80000Nm3/h(68%)となります。
一般的に酸素の圧縮プロセスに適用される圧力は 3 ∽ 30 barg ですが、ブースター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% 以上、交通規制もあり、効率は 10 ポイント以上で酸素よりも高く、加熱後の圧縮では比較的少ないエネルギー損失で圧縮を相殺することもできますが、追加のエネルギー損失の利点がありますが、熱交換システムの変動を避けるために鋼の圧力に対する内部圧縮を改善する必要があります）が比較され、計画後のエネルギー消費量が決定されます。
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投稿時間: 2021 年 11 月 3 日