Главная | • Сотрудничество | • Публикации | • Написать письмо




КИСЛОРОДНАЯ СТАНЦИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ПОЛНОГО ЦИКЛА
§ 1. Кислородная станция. Описание
§ 2. Анализ работы кислородной станции машиностроительного предприятия
§ 3. Экономические аспекты работы кислородной станции машиностроительного предприятия


Приложение. Фото кислородной станции
Корзина 3
купить главу | купить отчет | заказать обследование

   1. КИСЛОРОДНАЯ СТАНЦИЯ. ОПИСАНИЕ

   Машиностроительные предприятия полного цикла очень часто имеют в своей структуре Участок кислородной станции, основная задача которой выработка кислорода и азота. На одном из примеров - машиностроительное предприятие полного цикла - рассмотрим Участок кислородной станции.

   На участке кислородной станции предприятия А расположено две воздухоразделительные установки К-0,4 и три компрессорные машины 4ВМ10-50/71 со стационарным номером ст.№1, 4М10-40/70 со стационарным номером ст.№2 и 4ВМ10-50/71 со стационарным номером ст.№3. Схема расположения воздухоразделительный установок и компрессорных машин представлена на Рисунке №1.

Схема участка кислородной станции
Рисунок №1. Схема расположения воздухоразделительных установок 
и компрессоров на участке кислородной станции предприятия "А".

   Установка К-0,4 предназначена для получения газообразного кислорода чистотой 99,7 - 99,9% и жидкого азота. 
   Установка К-0,4 состоит из следующих составных частей (согласно инструкции на предприятии):
- блока разделения воздуха, состоящий из аппаратов разделения воздуха на кислород и азот (ректификационные колонны высокого и низкого давления, конденсатора), теплообменника, переохладителя, турбодетандерного агрегата ТД1,5/7, насоса сжиженных газов;
- блока очистки - баллоны;
- теплообменника - ожижителя;
- компрессора воздушного;
- двух влагоотделителей
- электроподогревателя
- щита управления, межблочной арматуры, приборов для анализа продуктов разделения, КИП.

   Ниже приведено общее описание принципа разделения воздуха (см. Рисунок №2), а также описание оборудования К-0,4 располагающего непосредственно на участке кислородной станции.

Схема системы работы кислородной станции
Рисунок №2. Схема работы кислородной станции / 
схема работы системы воздухоразделения.

Атмосферный воздух сжимается в компрессоре К (см. Рисунок №2) до давления 45…48 кгс/см² и, после охлаждения в концевом холодильнике компрессора, при температуре около 313 К (40°С) направляется во влагоотделитель А1, а затем в теплообменник-ожижитель А2, где за счет теплообмена с обратными потоками отбросного азота и продукционного кислорода его температура достигает около 281 К (8°С).

Предварительно охлажденный воздух через влагоотделиль А3 (см. Рисунок №2) попадает в блок комплексной цеолитовой очистки и осушки воздуха БО, где его осушают от паров воды и масла, очищают от углекислоты и углеводородов. Сухой и чистый воздух после блока очистки при температуре около 283 К (10°С) подается в основной теплообменник А4, где за счет теплообмена с отбросным азотом и продукционным кислородом охлаждается до температуры около 156 К (-117°С). При этой температуре часть воздуха (около 75 %) отбирается для расширения в турбодетандере (на схеме ТД) до давления 6,7 кгс/см² и далее поступает в куб нижней ректификационной колонны А5. Оставшаяся часть воздуха далее доохлаждается в нижней секции основного теплообменника А4 до температуры около 121 К (-152°С). После основного теплообменника эта часть воздуха дросселируется через регулирующий клапан на седьмую тарелку нижней колонны А5.

В нижней ректификационной колонне А5 происходит предварительное разделение воздуха на обогащенную до 32 % О2 кубовую жидкость и азотную флегму с содержанием 2,5 % О2. Кубовая жидкость при температуре около 101,3 К (-171,7°С) отбирается из куба нижней колонны и подается в переохладитель А6 (см. схему на Рисунке №2), где за счет теплообмена с отбросным азотом переохлаждается до температуры 96,8 К (-176,2°С). После этого аппарата поток кубовой жидкости дросселируется до давления 1,45 кгс/см² и через межтрубное пространство переохладителя жидкого кислорода А7 подается на 41-ю тарелку верхней ректификационной колонны А8.

Азотная флегма при температуре около 97,8 К (-175,2°С) отбирается из верхней части нижней колонны и направляется в переохладитель А6 (секцию охлаждения азотной флегмы), где за счет теплообмена с отбросным азотом переохлаждается до температуры около 95,8 К (-177,2°С). Охлажденная азотная флегма дросселируется через регулирующий клапан до 1,4 кгс/см² и при температуре 80,8 К (-192,2°С) вводится на верхнюю тарелку для орошения верхней колонны А8. Технический кислород с концентрацией 99,7 % об. О2 отбирается из куба верхней колонны в жидком состоянии и подается в переохладитель жидкого кислорода А7, где за счет кипения кубовой жидкости его охлаждают с 94,8 К (-178,2°С) до 87,5 К (-185,5°С). После охлаждения продукционный кислород с помощью гидравлического насоса Н нагнетают в кислородную секцию основного теплообменника А4. В основном теплообменнике кислород газифицируется и нагревается до 277 К (4°С), после чего подает в теплообменник – ожижитель А2, где он нагревается до 298 К (25°С). Из теплообменника А2 газообразный кислород через наполнительную рампу закачивается в баллоны или реципиенты или балоны.

Отбросной азот с концентрацией 2…2,5 % об. О2 при температуре около 80,8 К (-192,2°С) из верха колонны А8 последовательно проходит межтрубные пространства переохладителя азотной флегмы и кубовой жидкости А6, основного теплообменника А4 и теплообменника – ожижителя А2, нагревается до температуры 308 К (35°С) и делится на две части: одна часть - сбрасывается в атмосферу, другая – подается в электроподогреватель и далее на регенерацию либо охлаждение блока очистки (на схеме БО).


   Атмосферный воздух очищается от механический примесей в воздушном фильтре и далее сжимается в воздушном четырёхступенчатом компрессоре до давления 55 - 60 кгс/см². После концевого холодильника компрессора воздух поступает во влагоотделитель, в котором производится предварительная очистка воздуха от капельной влаги. Затем воздух поступает в теплообменник-ожижитель для предварительного охлаждения воздуха перед блоком очистки, охлаждение воздуха происходит отходящими из теплообменника азотом и сжатым кислородом. После теплообменника-ожижителя воздух поступает во влагоотделитель, где из него удаляется остаточная капельная влага. Затем воздух направляется в блок очистки, где очищается от влаги, углекислоты и углеводородов, проходя через один из двух адсорберов, заполненные синтетическим цеолитом. 
 
   Очищенный воздух поступает в теплообменник, в котором происходит его охлаждение отходящим азотом и сжатым кислородом. Часть воздуха отбирается из средней части теплообменника и направляется в турбодетандер (далее ТД), где расширяется (происходит понижение давления) при этом понижается и его температура. После турбоденатдера охлаждённый воздух направляется в куб нижней колонны. Оставшаяся часть воздуха из теплообменника проходит через дроссельный вентиль и с пониженным давлением поступает на 7 тарелку нижней колонны, где происходит разделение на обогащённую кислородом кубовую жидкость (33,5% О2), газообразный азот и азотную флегму с содержанием кислорода 2 - 2,5%. Кубовая жидкость направляется через дроссельный вентиль на 38 тарелку верхней колонны А8. При этом давление её понижается до давления в верхней колонне. Азотная флегма из кармана нижней колонны поступает в переохладитель, который предназначен для переохлаждения жидкого кислорода и азотной флегмы отходящими из верхней колонны газообразным азотом. Затем азотная флегма проходя через вентиль дросселируется, поступает в мерник верхней колонны и стекает на верхнюю тарелку, при этом давление её понижается. Часть азотной флегмы после переохладителя выдаётся потребителю.

   Жидкий кислород из верхней колонны сливается в конденсатор. Конденсатор служит для конденсации азота, поступающего из нижней колонны за счёт кипения кислорода, сливаемого из верхней колонны. Из конденсатора жидкий кислород поступает в переохладитель. После переохладителя жидкий кислород поступает на охлаждение рубашки насоса сжиженных газов, а затем подаётся на всасывание на этот же насос. Насосом жидкий кислород нагнетается в теплообменник, в котором испаряется и в газообразном виде подается потребителю. Газообразных азот из верхнеё колонны проходит переохладитель, затем теплообменник, нагревается в нём, затем направляется в теплообменник-ожижитель, в котором нагревается и в газообразном виде подаётся частично в блоке очистки для регенерации цеолита и охлаждения адсорберов, а частично выбрасывается в атмосферу. 
 
   Электроподогреватель предназначен для подогрева регенерирующего газа. 

Основные технические данные и характеристики для кислородной станции машиностроительного предприятия.
Температура воздуха на входе в компрессор не более 40°С.
Производительность установки в каждом из режимов, не менее:
- получение газообразного кислорода I сорта 0,125 (450) м³/сек (м³/час);
- получение жидкого азота 0,042 (50) кг/сек (кг/час).
Чистота получаемых продуктов (содержание кислорода в объёмных %):
- газообразного кислорода не менее 99,7 - 99,9%.
Влажность (точка росы) газообразного кислорода, не более - 70°С.
Установлена электрическая мощность установки (включая компрессорную машину и вспомогательное оборудование): 736,3 кВт, в том числе:
- мощность электродвигателя компрессора 630 кВт;
- системы автоматизации компрессора 4,5 кВт;
- электродвигателя насоса жидкого кислорода 7,5 кВт;
- подогревателя блока очистки 90 кВт;
- электродвигателя маслонасоса турбодетандера 1,5 кВт;
- щита управления 2,8 кВт.
Параметры электропитания установки: напряжение 380 кВ, напряжение двигателя компрессора 6 кВ частота сети 50 Гц

   На рисунке №3 приведена диаграмма долей потребления электрической энергии основными элементами Участка кислородной станции. Из рисунка видно, что основным потребителем электрической энергии является привод компрессорной машины, на втором месте идёт подогреватель системы регенерации фильтров.

Баланс потребления электроэнергии кислородной станции

Рисунок №3. Доли потребления электроэнергии основными элементами 
Участка кислородной станции.

© Н.Д. Денисов-Винский

Line

.