Celkový procesní průtok jednotky separace vzduchu NewTek 40000 m/h vysvětluje dopad dusíkového připojení v argonovém systému separační jednotky vzduchu na procesy proti proudu a downstream, analyzuje kořenovou příčinu dusíku v argonovém systému, formuluje odpovídající preventivní měření a optimalizuje provozní proces pro výstup a čistotu vzduchové separační jednotky.
Klíčová slova:jednotka separace vzduchu; Připojení dusíku; Optimalizace provozního procesu
Obsah
2.1 Analýza příčin opatření pro připojení a léčby dusíku
2.3 Ošetření opatření po připojení dusíku
3.Optimalizace provozního procesu, aby se zabránilo připojení dusíku
1. Co je dusík
Připojení dusíku je běžnou chybou v argonových systémech. V surovém kondenzátoru argonového věže argonového systému, kvůli nadměrnému obsahu dusíku v surové argonové frakci vstoupí velké množství dusíku do surové argonové kondenzátoru skrz posilovací věž spolu s surovou argonovou frakcí. Vzhledem k tomu, že rozdíl v přenosu tepla v surovém argonovém kondenzátoru je navržen podle obsahu surové argonové frakce, pokud se velké množství dusíku vstupující do surového argonu vstupujícího do surového kondenzátoru nelze zmenšit, dokud se nezdrží, dokud se nedojde k menší výměně tepla. Posilovací věž nemůže umýt hrubou argonovou frakci bez surové tekuté argonu jako refluxní kapaliny a argon frakce refluxní kapaliny, která se vrací do destilační věže, se sníží a extrakce argonové frakce se také sníží. Rostoucí průtok plynu v surové argonové věži se sníží, což nakonec povede k úniku kapaliny na věži, zhoršení destilační podmínky surové argonové věže a tvorbu dusíkového připojení.
40000 m/h molekulární síť Full-Process Bunda Compression Process Air Separation Unit vyrobená Newtek. Jednotka je navržena tak, aby produkovala 40000 m3/h kyslíku, 80000 m3/h dusíku a 1500 m3/h argonu. V současné době je jednou z největších jednotek společnosti pro přívod kyslíku společnosti, což představuje 17% celkové kapacity. Je zodpovědný hlavně za dodávku zdrojů plynu pro výrobu železa, ocelovou výrobu, ocelové válcování a další energetické systémy.
22. května 2023 měla jednotka separace vzduchu dusík v argonovém systému. Obsah argonu v argonovém plynu na výstupu surové argonové věže byl menší než 92%a průtok argonového frakce klesl z původních 31 000 m3/h na 13 000 m3/h. Poté, co došlo k selhání, se operátor účinně vyhýbal fluktuacím v čistotě kyslíku a dusíku snížením množství kyslíku (ze 40000 m/h na 36 000 m3/h), ručně ovládána chlopně pro kapalný vzduch, aby vstoupil do surového argonu (aby se zabránilo velkému kolísání v argonu frakce průtoku), a ventilu s ventilem argonu), a při otevření přinášejícího ventilu, který se vstoupí do surového argonu, který se zabrání ve výbuchu argonu.
V 15:10 30. června 2023 sledovala tabulka analýzy obsahu argonu na výstupu surové věže argonu II jednotky vzduchu č. 9, že čistota surového argonu začala klesat z 98,6% a klesla na 97,06% v 15:38. V 16:12 personál ve službě upravil čistotu surového argonu na normální čistotu (nad 98,7%) prostřednictvím provozu. Hlavní důvod pro připojení dusíku tentokrát: Argonový zlomek byl kontrolován na 11%~ 12%a kontrolovaná argonová frakce byla vysoká a trvala po dlouhou dobu. Surový průtok argonu 1550 m/h je vzácný a měl by být kontrolován kolem 1600 m/h. Hladina kapalného vzduchu surového argonového kondenzátoru je 298 mm a kondenzátor má velkou chladicí kapacitu, což způsobuje, že se zvýšení průtoku frakcí argonu zvyšuje, ale surový průtok argonu se nemění. Složka dusíku v argonové frakci se hromadí v surovém argonovém kondenzátoru, dokud surový kondenzátor argonu nemůže fungovat normálně a dojde k zapojení dusíku. V reakci na tyto dvě selhání technici zvažovali, zda je možné účinně řídit obsah dusíku vstupující do surové argonové věže prostřednictvím optimalizovaných operací, aby se zabránilo výskytu připojení dusíku v surové argonové věži. Po prohledávání příslušné domácí literatury je však většina z nich úvod do operací po připojení dusíku a existuje jen málo studií o prevenci připojení dusíku. Proto je nutné provádět výzkum této práce.
2. Proces tok
Poté, co surový vzduch prochází samočisticím vzduchovým filtrem, aby se odstranil prach a mechanické nečistoty, je stlačen na přibližně 0. 48MPA integrovaným strojem, promytá a ochlazena předběžným systémem a poté vstupuje do čistícího systému, aby se odstranily zbývající nepředvídací schopnosti (H2O, CO2, N2O a hydrokarbony atd.) Ve vzduchu. Potom je vzduch rozdělen do dvou cest, jeden vstupuje do hlavního výměníku tepla a vstoupí do spodní věže po výměně tepla s refluxním špinavým dusíkem, čistým dusíkem, kyslíkem a kapalným argonem; Druhý vstupuje do horní věže po expanzi a chlazení expandérem. Po nepřetržitém přenosu hmoty a přenosu tepla se ve spodní části horní věže generuje čistý kapalný kyslík a nahoře se generuje plynový dusík.
Proud frakčního plynu argonu je nakreslen z vhodné polohy na dně horní věže a poslán do surové věže argonu I pro destilaci, aby se snížil obsah kyslíku, a poté je plyn nakreslený z horní části surové věže argonu I je poslán do surové věže Argonu II pro hlubokou argon a kyslík. Horní část surové argonové věže II je vybavena odpařovačem kondenzátoru, který používá kapalný vzduch vytažený ze subkaolátoru jako studeného zdroje. Většinu surového argonového plynu lze použít jako refluxní kapalina surové argonové věže po kondenzaci odpařovačem kondenzátoru. Zbývající část je destilována surovou argonovou věží II. Surový argonový plyn s obsahem kyslíku<2x106 is obtained at the top of the crude argon tower II and sent to the pure argon tower. High-purity refined liquid argon is obtained at the bottom of the pure argon tower and is drawn out of the cold box as the product liquid argon.
Kyslík se používá jako spalování obohacené o kyslík ve vysokých pecích a kyslíku pro tavení převodníku; Dusík se používá jako zdroj napájecího plynu přístroje a ochranný plyn a používá se také pro stříkání strusky převodníku atd.; Argon se používá hlavně pro tavení odrůd oceli s vysokou poptávkou. Kapalné produkty jsou exportovány podle tržních podmínek.
Obrázek 1 Zjednodušený průtokový diagram procesu argonového systému jednotky separace vzduchu
2.1 Analýza příčin opatření pro připojení a léčby dusíku
Surová věž argonu je rozdělena na surovou argonovou věž I a surovou argonovou věž II. Surová argonová věž I je pro předběžné oddělení kyslíku a argonu a surová argonová věž II je pro konečné oddělení kyslíku a argonu. Procesní průtokový diagram argonového systému je znázorněn na obrázku 1. Většina komponent kyslíku v plynné argonové frakci bude kondenzována během rostoucího procesu, zatímco komponenty dusíku s nízkým vařením nebude kondenzováno a všechny zůstane v surovém argonu v hrubém argonu ii, který se v hrubém argonu II nebude chovat v argurickém obsahu nitrogenního obsahu nitrogenního obsahu nitrogenního obsahu nitrogenního obsahu nitrogenního obsahu nitrogenního obsahu nitrogenního obsahu. Pokud je obsah dusíku ve frakci argonu příliš vysoký, dojde k zapojení dusíku v argonovém systému. Když dojde k připojení dusíku, měl by se vypouštěcí ventil na kondenzační straně surového kondenzátoru argonové věže otevřít včas, aby se vypouštěly komponenty dusíku nahromaděné na kondenzační straně v čase. Pokud se jedná o mírné připojení dusíku, může tato operace rychle obnovit surovou argonovou věž normálu.
2.2 Vliv dusíkového zástrčky
Zaprvé, když se obsah dusíku v surovém kondenzátoru věže argonu II zvyšuje, sníží se rozdíl teploty výměny tepla v surovém kondenzátoru věže v surovém kondenzátoru věže argonu II. Vstupní ventil kondenzátoru kondenzátoru pro kondenzátoru surového ventilu argonu II bude uzavřen, což má za následek zvýšení množství kapalného vzduchu ve spodní věži, zvýšení množství kapalného vzduchu směřujícího do horní věže a horní škrticí ventil vzduchu s horní věží. Zvýší se poměr refluxu horní věže frakční věže a čistota kyslíku produktu se sníží.
Secondly, the amount of crude argon condensed in the crude argon II tower will decrease, the pressure in the tower will increase, the resistance will decrease, and the amount of argon fraction extracted from the upper tower of the fractionation tower will decrease, thereby increasing the rising gas volume above the argon fraction extraction port of the upper tower of the fractionation tower, reducing the reflux ratio, and reducing the purity of the product dusík.
A konečně, protože surová věž argonu II nemůže fungovat normálně a účinek výměny tepla se zhoršuje, argonový frakční tok vstupující do argonového systému se postupně snižuje, dokud nedosáhne nuly, a rafinovaný argonový systém ukončí provoz, což způsobí, že produktový kapalný argon snižuje nebo přestane produkovat. V závažných případech to také způsobí abnormality v surovém argonovém systému a fluktuace v provozních podmínkách destilační věže, což ovlivňuje čistotu a výstup produktu kyslíku a dusíku.
2.3 Ošetření opatření po připojení dusíku
Existují tři hlavní léčebné metody pro připojení dusíku způsobené různými důvody.
1) Snižte objem extrakce kyslíku na 34, 000 ~ 37, 000 m3/h, poté snižte otevření vstupního ventilu kapalného vzduchu regulujícím ventil surové argon II věže, které se snižují surovou flakci ve výši argonu a ve výši argonu se snižují surovou fladičku. V této době je otevírací velikost každého procesního ventilu určena stupněm připojení dusíku a pozornost by měla být věnována čistotě dusíku produktu. Pokud kvalita dusíku nesplňuje požadavky, musí být stažena z sítě potrubí dusíku a poté se tekutý systém začal doplňovat podle výroby hlavní linie a rovnováhu sítě dusíku. Poté, co se argonový systém vrátí do normálu, je upravena kvalita dusíku.
2) Ovládejte čistotu kapalného vzduchu nastavením otevření kapalného dusíkového škrticího ventilu horní věže. Pokud je čistota kapalného vzduchu příliš nízká, znamená to, že poměr refluxu dolní věže frakční věže se zvyšuje a množství tekutého dusíku tekoucího po proudu je příliš mnoho. Je nutné otevřít kapalný dusíkový škrticí ventil horní věže, aby odeslal přebytečný tekutý dusík do horní věže nebo kapalného skladovacího nádrže dusíku, snížil refluxní poměr spodní věže a zvýšil čistotu kapalného vzduchu. Po zvyšování čistoty kapalného vzduchu se v důsledku snížení složky dusíku v kapalném vzduchu snižuje tepelná zatížení kondenzátoru surové věže argonu II při stejné hladině kapalného vzduchu. Proto je nutné otevřít otevření vstupního ventilu kapalného vzduchu surového kondenzátoru argonu II věže, aby se zajistila extrakce frakčního toku argonu.
3) Snížením hladiny kapalného vzduchu surového kondenzátoru věže argonu II a snížením tepelného zatížení surové kondenzátoru věže argonu II je možné kontrolovat množství extrakce argonové frakce a snížit obsah dusíku vstupující do surové argonové věže. Přiměřeně zvýšení množství surového toku argonu může způsobit, že obsah dusíku v surové věži argonu může být odstraněn více, čímž se sníží hromadění obsahu dusíku v surové argonové věži. Snížení množství vyřazeného kyslíku a zvýšení množství vyřízeného dusíku může posunout oblast hlavní věže bohaté na argony nahoru, snížit obsah složky argonu v argonové frakci a snížit obsah dusíku.
Z výše uvedené analýzy je vidět, že hlavním důvodem pro připojení dusíku v surové argonové věži je to, že obsah dusíku v argonové frakci vstupující do surové argonové věže se zvyšuje, což způsobuje, že se zvyšuje teplotní rozdíl surové kondenzátoru argonu II. Snížení obsahu dusíku vstupujícího do kondenzátoru je proto technickým klíčem ke zlepšení tohoto problému.
3 Optimalizace provozního procesu, aby se zabránilo připojení dusíku
Jednotka separace vzduchu č. 9 nepřímo monitoruje obsah dusíku v surovém argonovém plynu sledováním obsahu argonu v surovém argonovém plynu a vede personál k provozu. Hlavním způsobem pro tuto velkou separační jednotku vzduchu, aby se zabránilo zapojení dusíku v surové argonové věži, je upravit otevření vstupního vstupního ventilu kapalného vzduchu regulujícího ventilu surové kondenzátoru argonu II podle obsahu argonu v argonové frakci, takže argonový frakční průtok a sudová částka argonového shody.
Pracovní parametry pro prevenci zapojení dusíku v surové argonové věži jsou uvedeny v tabulce 1.
| Tabulka 1 Provozní parametry pro zabránění připojení dusíku v surové věži argonu | |||
| Obsah argonu argonu/% | Otevření ventilu regulace kapalného vzduchu/% | Průtok frakce argonu/m³ | Surový objem argonu/(m³/h) |
| 11.5~12.5 | 20.5~20.8 | 26000~29000 | 1700 |
| 11.5~12.5 | 20.3~20.6 | 25000~27000 | 1600 |
| 11.0~12.0 | 20.0~20.5 | 24000~26000 | 1500 |
| 10.5~11.0 | 19.5~20.0 | 22000~24000 | 1400 |
| 10.0~10.5 | 19.0~19.5 | 21000~23000 | 1300 |
| 10.0~10.5 | 18.5~19.0 | 20000~22000 | 1200 |
| 9.5~10.5 | 18.0~18.5 | 19000~21000 | 1100 |
| 9.0~10.0 | 17.5~18.0 | 18000~20000 | 1000 |
3.1 Metoda provozu
1) Při každodenním provozu, pokud obsah argonu ve frakci argonu překročí referenční rozsah, nejprve upravte otevření spodního ventilu kapalného vzduchu dolního věže, aby se zvýšil poměr refluxu horní věže a průtok argonu bude menší než referenční hodnota. Za druhé, upravte surovou částku argonu na větší než referenční hodnota. Pokud otevření plynového ventilu vzduchu ve vzduchu spodní věže překročí referenční rozsah, můžete upravit hladinu kapalného vzduchu surového kondenzátoru věže argonu II, abyste vrátili otevření vstupního ventilu kapalného vzduchu surového kondenzátoru věže argonu II do normálního referenčního rozsahu. Pokud surová částka argonu překročí referenční rozsah, upravte surovou částku argonu vstupující do zkapalnění a vrátí surovou částku argonu do normálního referenčního rozsahu.
2) Aby se zabránilo nadměrné extrakci kyslíku z produktu, lze do extrakce kyslíku v DCS přidat hodnotu alarmu s horním mezí. Tato hodnota může být zvýšena o 1000 m3/h na základě provozní hodnoty produktu produktu kyslík podle pracovních podmínek posunu. Když systémový obtěžuje, musí operátor určit příčinu nadměrného omezení na základě pracovních podmínek, obnovit výstup kyslíku produktu na původní hodnotu v čase a vhodně snížit otevření vstupního ventilu kapalného vzduchu surového kondenzátoru věže argonu II. Poté, co je frakce argonu normální, upravte otevření vstupního ventilu kapalného vzduchu surového kondenzátoru argonu II zpět k referenční hodnotě.
3) Pokud je čistota kapalného vzduchu příliš nízká, je nutné zvýšit otevření kapalného dusíkového škrticího ventilu horní věže, upravit čistotu kapalného vzduchu, vhodně snížit otevření surového kondenzátoru argonu II vstupního vstupního ventilu, stabilizujte frakční průtok argonu v referenčním rozsahu hodnoty a snižuje fluktuál zatížení argonu.
4) Ve srovnání s výše uvedenými operacemi je operace variabilního zatížení složitější. Obecně lze říci, že systém expandéru, systém hlavního výměníku tepla, frakcionační věžový systém a argonový systém určený pro proměnnou zatížení jednotky separace vzduchu jsou většinou kapalným pracovním podmínkám kyslíku, což vyžaduje zvýšení objemu expanze, zvýšení chladicí kapacity jednotky separace vzduchu a převod nadměrných plynných produktů na tekuté produkty, ale tento proces způsobí změny vícenásobných parametrů. Klíčovým faktorem ovlivňujícím operaci redukce zátěže je ventil škrticího ventilu dusíku horní věže, což je přesný ventil používaný k úpravě následné kapaliny horní věže, a může také použít škrticí efekt pro chlazení. Příslušenství ventilu, včetně těla ventilu a ovladače, se importují, zejména polohovačíka v pohonu je klíčovou součástí a jeho otevření přímo ovlivňuje pracovní podmínku hlavní věže a poté ovlivňuje čistotu každého středního produktu. Vzhledem k tomu, že kapalný dusíkový škrticí ventil horní věže je umístěn v blízkosti horní věže, je odpařena část kapalného dusíku procházejícího škrticím ventilem, což dále snižuje teplotu dusíku a poskytuje část chladicí kapacity. Proto musí být jako ventil s vysokou citlivostí nastavena jako ventil s vysokou citlivostí ventil dusíku. Když se změní ze stabilních pracovních podmínek na jiné pracovní podmínky, nemělo by se částka otevírání úvodního nastavení překročit 0. 2 stupeň pokaždé. Pokud nastavení ventilu překročí 0. 2 stupně, čistota dusíku se zhoršuje. Jak se kapalný dusík pohybuje k horní věži, snižuje se kapalný dusík refluxovaný k dolní věži se zvýší. Kromě toho je obsah vzduchu ve spodní věži velký a čistota kapalného vzduchu se zvýší. Aby bylo zajištěno stabilní provoz argonového systému, musí být otevření surového vstupního ventilu kapalného vzduchu v kondenzátoru věže argonu II upraveno tak, aby bylo o něco menší než referenční hodnota. Jak se zvyšuje výkon kapalného kyslíku, výstup jiných produktových médií se sníží.
3.2 Aplikační efekt
Různé plynové výrobky produkované jednotkami separace vzduchu jsou často ve velkém množství ve velkém množství v důsledku doby spotřeby plynu. Pokud je nelze včas upravit podle změn v poptávce uživatele, povede to k nerovnováze nabídky a poptávky po plynových výrobcích a způsobí plýtvání zdroji. Následující odpařovací jednotka je ovlivněna faktory, jako je přepínání typu uhlí, obrácení pece a nastavení zátěže a spotřeba kyslíku se často mění. Aby byla udržována stabilita tlaku potrubí, dává jednotka separace vzduchu č. 9 prioritu celkové změně zatížení jednotky separace vzduchu a operaci změny zátěže argonového systému, aby splňovala požadavky na ekonomickou operaci při nevyvážené spotřebě kyslíku hlavní liniové jednotky. Při operaci, aby se zabránilo připojení dusíku, čistota a výstup produktu nespal pod standard. Pokud jde o předpoklad potřeby uživatele, lze také exportovat nadbytečné kapalné produkty, což zlepšuje nezávislou provozní schopnost.
4 Závěr
Through the application and implementation of a series of optimized operation plans, NEWTEK air separation unit has achieved good results in preventing nitrogen plugging in the argon system, the crude argon tower of the argon system is working normally, the output and purity of oxygen, nitrogen and argon products are guaranteed, and the air separation unit operates smoothly, which has promoted the company's cost reduction, efficiency improvement and high-quality development.
