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空压机空气分离流程及其自动控制系统的特点

2019-05-19

空压机空分分享流程:

从大气吸入的空气经空气过滤器滤去灰尘及其他机械杂质后,入空气压缩机加压至0.6MPa,然后进入空气冷却塔冷却。空气自下而上穿过空气冷却塔,在冷却的同时又得到清洗。经过空气冷却塔冷却后的空气进入分子筛吸附器,清除空气中的水份、二氧化碳和碳氢化合物。分子筛吸附器为2只切换使用,其中一台工作时,另一只再生。已净化的空气分三股:一股从分子筛后抽取工厂空气供全厂用户使用;一股进入冷箱被反流污氮及氮气冷却后出换热器底部进入下塔进行深冷分离。另一股去空气增压机。进入空气增压机的空气经增压机段增压到2.2MPa后分为2股:一股直接出增压机,经过水冷器冷却后进入膨胀机的增压端增压,然后冷却器冷却到常温后进入主换热器,再从换热器中部抽出进入膨胀机去膨胀。膨胀后的含湿空气与从高压换热器底部抽出经节流后出高压换热器的高压空气分两路进入下塔。仪表空气从增压机级抽出。

另一股空气在增压机的第二段继续增压到5.7MPa并经过冷器冷却至常温后进入高压换热器,与中压液氧及反流污氮换热。空气经过下塔初步精馏后,获得液空、纯液氮和污液氮,并经过冷器过冷后节流进入上塔;在上塔进一步精馏后,在上塔底部获得液氧,并经过液氧泵压缩后进入主换热器,复热后出冷箱,出冷箱的产品氧气压力为3.2MPa.在下塔顶部获得纯液氮进过冷器冷却后,进入液氮贮存系统。在下塔顶部抽取压力氮气0.5MPa,经过中压换热器复热后出冷箱,进入低压氮气管网,在上塔中部抽取一定的氩馏分进入粗氩塔.粗氩塔Ⅰ、粗氩塔Ⅱ。

粗氩塔Ⅱ底部的回流液经粗液氩泵加压后送入粗氩塔Ⅰ顶部作为回流液;氩馏分经粗氩塔精馏后送入纯氩塔中部,精馏后在塔底部得到≤2ppmO2,≤1ppmN2的精液氩。精液氩进入液氩贮存系统。

空气分离流程及其自动控制系统的特点:

目前,大中型制氧机普遍采用增压分子筛净化全低压流程,即MS流程。它比切换式换热器(REVEX流程)要简化很多。MS流程中主换热器只承担冷却加工空气,同时复热返流的气体,不承担水分及二氧化碳的清除任务,因而不需要切换。以粤港6000Nm3/h制氧机为例,纯化后空气一路经冷箱内换热器到氧氮分馏塔下塔分馏;另一路经增压机增压的空气,到换热器冷却后再经膨胀机膨胀,更后到氧氮分馏塔上塔进行分馏,得到液氧、液氮、产品氧和氩馏份。氩馏份出冷箱后经过氩纯化系统,然后再返回冷箱氩精馏塔分馏出液氩。冷箱产生的污氮用于送至纯化系统吸附剂再生。本项目的关键设备(包括为单体设备配套的仪控设备)均为进口,如氧气机是SULZER公司的,冰机是JOY公司的,空压机是COPPER公司的。这个系统的控制点有模拟量输入148点,模拟量输出6l点,RTD输入87点,数字量输入(24VDC)148点,数字量输出(220VAC,50Hz)101点,仪控系统采用HONEYWELL公司生产的MincroTDC-3000X型集散控制系统。

UCN控制网是一个符合MAP通讯协议,具有冗余特点的高速通讯网络,可扩展APM过程管理站。因为系统中UCN网上未挂LM逻辑管理站。因此,在编写类似分子筛吸附器切换的顺序控制程序时,单靠在APM上完成,效率就较低,也不方便,不如在LM上进行简单的快速联锁控制和一般常规的PLc功能。ICN局域控制网可以实现广泛的数据采集,并通过US集中监控。HM历史模块采用Winchester硬盘,保证断电期间,数据不丢失,同时HM定时建立系统运行的备用数据库,可下载数据,以使控制数据连续。

系统I/O包括HLAI高电平模拟输入模块,LLADMUL(RTD)模块,模拟量输出AO模块,DO(220VAC,50HZ)模块,DI(24VDC)模块。系统总I/O负荷占更大允许量的比例小于85%。负荷率是合理的。为提高系统的安全可靠性,UCN,LCN,NIM及模块电源均为冗余结构。

需要提一点的是APM与NIM之间的通讯电缆长度一般小于10m,如果超过的话就要加两个连接头,所以中控室的布置上应考虑这一点,使APM与NLM尽量接近。

空分系统有一些成套设备,都附带有控制盘,其中主要是氧压机就地柜,就地柜可以完成对氧压机的常规控制。

在粤港气体工程中,为了便于集中控制,对氧压机的一些重要参数如氧压机出入口压力显示和回流阀的调节,均由DCS完成控制,这就使氧压机单体的流量调节纳入系统总物流的控制中。在现场就地柜和中控室都可对氧压机进行起/停操作。

为了能使监控准确可靠和对计量的要求,现场变送器选择HONEYWELL的ST3000,900系列智能变送器,低温调节阀选择美国VALTCK阀,质量流量计选择了FISH—ROSMENGT的产品,马达轴承、电机定子、冷箱内等一些不易维护或重要的地方均采用双支热电阻。另外分析仪表室设有6面分析仪表柜,共12台(其中9台进口),分别用于分析产品纯度、液体空气、粗氩含氧量、污氮中含氧量等过程参量,这些分析仪对于研究分馏状况很有帮助。

对于液氧、液氮、液氩的计量一般采用质量流量计(精度2.0%左右),但管道需要良好的保温处理,否则液体汽化会影响测量精度。对于产量小的液氩也有在冷箱内的精氩缓冲贮槽上设置液位计(精度3.0%左右)间接测量液体产量的,但要考虑到液体液面波动会给测量精度带来影响。

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