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Tout le monde connaît toutes sortes de compresseurs et de turbines à vapeur, mais comprenez-vous vraiment leur rôle dans la séparation de l’air ?Un atelier de séparation d’air dans une usine, savez-vous à quoi ça ressemble ?La séparation de l'air, pour faire simple, est utilisée pour séparer les différents composants du gaz de l'air, la production d'oxygène, d'azote et d'argon gazeux d'équipements industriels.Il existe également des gaz rares comme l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, le radon, etc.

Équipement de séparation de l'air dans l'air en tant que matière première, via la méthode de cycle de compression de l'air surgelé en liquide, puis après rectification et progressivement à partir de la séparation de l'air liquide pour produire de l'oxygène, de l'azote et de l'argon dans l'équipement de gaz inerte, tel que le conventionnel largement utilisé nouvelle industrie chimique du charbon, métallurgie, professionnel, gros engrais azoté, approvisionnement en gaz, etc.

En un mot, le processus système de séparation de l’air comprend :

■ Système de compression

■ Système de prérefroidissement

■ Système d'épuration

■ Système d'échange de chaleur

■ Système de livraison de produits

■ Système de réfrigération à expansion

■ Système de tour de distillation

■ Système de pompe à liquide

■ Système de compression du produit

Nous présentons les équipements un par un selon le processus du système de séparation de l'air :

Systèmes de compression

Il existe un filtre à air autonettoyant, une turbine à vapeur, un compresseur d'air, un compresseur, un compresseur d'instruments, etc.

(1) Le filtre autonettoyant augmente généralement avec l'augmentation du volume d'air, le nombre de cartouches filtrantes augmente, le nombre de couches est plus élevé, généralement plus de 25 000 niveaux de double couche, plus de 60 000 niveaux de disposition à trois couches ;Généralement, un seul compresseur nécessite un agencement de filtre séparé, et en même temps, il est disposé dans la tuyère supérieure.

(2) la turbine à vapeur est un travail d'expansion de vapeur à haute pression, entraînant la rotation de la roue coaxiale, de manière à réaliser le type de travail sur le milieu de travail.Il existe trois formes de turbine à vapeur couramment utilisées : la coagulation complète, la contre-pression totale et le pompage, le plus couramment utilisé étant le pompage.

(4) l'investissement dans le grand dispositif général de séparation de l'air du compresseur d'air est un compresseur centrifuge isotherme uniaxial, la consommation d'énergie des importations est d'environ 2 % inférieure à celle du domestique et l'investissement est 80 % plus élevé ;Le compresseur d'air adopte la ventilation de sortie, ne règle pas la canalisation de reflux, a généralement les exigences minimales anti-surtension du débit d'aspiration, l'aube directrice d'entrée est utilisée pour la régulation du débit, les unités domestiques importées sont un refroidissement à trois niveaux de compression à quatre niveaux (le refroidissement final l'étage n'est pas refroidi).Le compresseur d'air principal est équipé d'un système de lavage à l'eau pour laver les sédiments des surfaces de la roue et de la volute à tous les niveaux.Le système est fourni avec le moteur principal.

(5) l'investissement dans le grand dispositif général de séparation d'air du compresseur adopte deux types de compresseur centrifuge isotherme uniaxial et de compresseur centrifuge à engrenages, parmi lesquels le type à engrenages présente un plus grand avantage en termes de consommation d'énergie, en particulier dans des conditions de pression relativement élevée.

(6) Le compresseur de gaz d'instrument a généralement trois formes : machine à vis sans huile, type à piston et type centrifuge.Parce que le type à piston et le type centrifuge sont sans huile naturelle, ils n'ont donc pas besoin de dispositif d'élimination de l'huile, il suffit de soutenir le dispositif de séchage (élimination de l'eau) et le filtre de précision (en plus des particules solides) ;La machine à vis a généralement deux types d'huile et pas d'huile et d'élimination d'huile, la machine à vis d'injection d'huile doit régler le dispositif d'élimination d'huile, en même temps il faut définir un filtre d'élimination d'huile de très haute précision, afin de répondre aux exigences de le processus, l'avantage de ce type est moins cher ;Vis sans huile utilisant un rotor sec ou une lubrification à l'eau, ce type d'avantage n'est pas l'huile, l'inconvénient est que le prix est plus cher.La capacité de gaz inférieure à 500 NM ³/h convient à la sélection du type de piston ;Volume de gaz dans les 2000Nm³/h suivants, adapté aux machines à vis ou aux machines à piston ;Le volume de gaz est supérieur à 2000Nm³/h, c'est-à-dire que trois modèles peuvent être sélectionnés.Lorsque le volume de gaz est important, le compresseur centrifuge présente l’avantage d’avoir moins de pièces d’usure, et il est facile à entretenir et rentable.

Le compresseur d'instrument est utilisé lors de la conduite et est extrait par le purificateur à tamis moléculaire après un fonctionnement normal.

Système de pré-refroidissement

La tour refroidie par air du système de pré-refroidissement a deux formes : cycle fermé (la tour refroidie par air est divisée en sections supérieure et inférieure, et l'eau gelée circule entre la section supérieure de la tour refroidie par air et la tour refroidie par eau ) et cycle ouvert (le système d’entrée et de circulation d’eau).Le cycle fermé est principalement utilisé dans les usines chimiques où l'eau est de mauvaise qualité, et il faut ajouter de l'eau douce et des produits chimiques.La circulation ouverte est largement utilisée, mais le système de circulation d'eau doit également être réapprovisionné régulièrement en eau douce et le système de pré-refroidissement doit également tenir compte des conditions estivales.

La tour de refroidissement par air est généralement conçue pour le fond de l'anneau de palette en acier inoxydable Φ76 de 1 m (haute température), de l'anneau de palette en polypropylène amélioré Φ76 de 3 m (grand flux), de l'anneau de palette en polypropylène amélioré Φ50 de 4 m.

Il existe également deux types de tour de refroidissement à eau : le type à deux sections (pas de source de refroidissement externe, la récupération du froid de l'azote des eaux usées sèches est suffisante, de sorte que le système de pré-refroidissement soit garanti, mais la résistance est doublée, (7 mètres +7 mètres φ50 anneau en polypropylène) et un type de section (avec source de refroidissement externe, anneau en polypropylène φ50 de 8 mètres).

De plus, toutes les entrées d'eau du système de pré-refroidissement doivent être équipées de filtres (généralement 6 ensembles : 4 pompes, entrée d'eau de la tour de refroidissement par eau, entrée d'eau du côté évaporation du refroidisseur d'eau) pour empêcher les impuretés d'être introduites dans le système.L'effet du système de pré-refroidissement a été détecté comme suit : le gaz de sortie de la section de garnissage inférieure de 4 m était inférieur de 1℃ à l'eau d'entrée ;Le gaz à la sortie de la section de compactage de 8 m dans la section supérieure est 1 ℃ plus élevé que l'eau.Généralement, une jauge de température est installée dans la partie centrale de la tour refroidie par air (prolongée vers l'intérieur).

Système d'épuration

Le système de purification utilisé par l'adsorbeur a un flux axial vertical, un lit superposé horizontal et un flux radial vertical trois.

Le flux axial vertical est principalement utilisé pour le grade 10 000 (le diamètre atteint 4,6 m) sous l'équipement de séparation d'air de support, épaisseur du lit 1550∽2300 mm, une double couche et une simple couche peuvent être disposées, la distribution du flux d'air de l'adsorbeur à flux axial vertical est la meilleure.

Le lit superposé horizontal est principalement utilisé pour supporter des équipements de séparation d’air de grande et moyenne taille.L'épaisseur du lit est de 1150 mm (tamis moléculaire) + 350 mm (colle aluminium).

L'adsorbeur à flux radial vertical peut utiliser efficacement l'espace interne du conteneur, de sorte que la zone de la couche d'adsorption du même diamètre soit agrandie d'environ 1,5 fois, ce qui peut réduire efficacement la hauteur de la tour, tandis que la voie verticale occupe une petite surface.Parce que le flux d'air est réparti uniformément, contrairement à l'adsorbeur horizontal, la quantité de tamis moléculaire est réduite de 20 % et la consommation d'énergie renouvelable est également économisée de 20 %.

Cependant, l'inconvénient du flux radial vertical est que le centre du flux d'air est concentré (secteur), ce qui le rend plus rapide que le temps de pénétration du flux radial horizontal (CO2 < 0,5 ppm).L'épaisseur du lit est de 1 000 mm + 200 mm et le flux radial vertical peut répondre à la configuration des équipements de séparation d'air au-dessus de 20 000 niveaux.

Il existe deux modes de chauffage régénératif : le chauffage électrique et le chauffage à vapeur.

Le réchauffeur à vapeur est doté d'un réchauffeur à vapeur horizontal (inférieur à 40 000), vertical (au-dessus de 40 000) et vertical à haute efficacité (taux d'utilisation de vapeur élevé, économie d'énergie de 20 %) : un réchauffeur à vapeur (avec point de détection de fuite H2O) ;Chauffage électrique (double usage et veille ou une utilisation et veille) en parallèle (réglage d'arrêt de verrouillage haute température et faible débit pour éviter de brûler, le matériau du tube chauffant est 1Cr18Ni9Ti) ;Chauffage électrique (régénération d'activation, 250∽300℃) et chauffage à vapeur en parallèle ;Le réchauffeur électrique est connecté en série avec le réchauffeur de vapeur (lorsque la température de la vapeur est basse, la résistance de régénération est grande).

Le système de purification doit également mettre en place le pipeline de régénération du papillon pour répondre aux besoins de démarrage.De plus, une soupape de sécurité est prévue du côté du gaz régénérateur, et une soupape de sécurité est prévue du côté du réchauffeur de vapeur pour éviter les fuites ou les surpressions du côté de la haute pression de l'équipement ou de la vanne, ainsi que surpression d'étranglement.

Le chemin d'écoulement régénératif est équipé d'une vanne papillon manuelle pour allouer la résistance, de manière à permettre à la tour hôte de fonctionner de manière stable (ou non, utilisez le réglage de synchronisation de la vanne de régulation du tuyau principal).

Donc le système d'échange de chaleur

Système d'échange de chaleur conception de milieu strictement hybride du flux dans le même échangeur de chaleur, équilibre automatique du transfert de chaleur pour chaque milieu, faible consommation d'énergie, mais cela peut provoquer tout échangeur de chaleur pour le processus de compression interne de l'échangeur de chaleur à haute pression, entraînera le L'accumulation d'investissement augmente, de sorte que l'organisation au-dessus de 20 000 niveaux ou l'échangeur de chaleur à compression haute tension de manière séparée, plus économique, en dessous de 20 000 niveaux adoptent tous une configuration d'échangeur de chaleur à haute pression.

Le produit est envoyé

Produits d'oxygène et d'azote à basse pression, installation de la vanne de régulation du produit et du chemin d'écoulement de l'air, évacuation dans le silencieux (pièces internes d'azote pour l'acier au carbone, pièces internes d'oxygène pour l'acier inoxydable).Paramètres d'azote corrompus pour la purge de la tour de refroidissement par eau (rôle de purge de l'azote corrompu, mélangez à nouveau en colère et ajustez la pression, l'effet du diamètre de la tour de refroidissement par eau de la tour peut répondre aux exigences de décharge, en particulier l'azote peut passer dans la situation, ne le fait pas faire supprimer la haute pression de la tour, résistance de la tour de refroidissement par eau à 6 kpa (emballage de 8 mètres de haut), tuyauterie et vannes 4 kpa, 2 kpa de différence de pression atmosphérique de ventilation, un total de 12 kpa).

Pour les produits à base d'oxygène à haute pression, un étranglement à deux étages est adopté pour la ventilation.Tout d'abord, les buses de gaz du produit haute pression s'écoulent jusqu'à 10 barG, à travers le tuyau réducteur excentrique, et la plaque de réduction du bruit Monel est placée au milieu.Ensuite, le diamètre du tuyau est élargi à travers le tuyau réducteur excentrique et le débit du milieu oxygène est contrôlé en dessous de 10 m/s.Produits azotés à haute pression, produits azotés d'abord étranglés à 10 bars, à travers la plaque de réduction du bruit en acier inoxydable, puis dans l'évent d'étranglement de la tour antibruit, composants de réduction du bruit en acier au carbone ;La vanne d'oxygène ne doit pas être actionnée par des personnes (il est interdit à la vanne de régulation de prendre le volant et la vanne manuelle est placée dans le mur antidéflagrant).

La tour d'anéchoisation peut également être combinée avec le système de compresseur, la réduction du bruit du surpresseur du compresseur d'air (calculée en fonction de la quantité de compresseur d'air), à travers la tour d'anéchoïsation, ainsi que l'air de décompression du système de purification, le reflux du jeu du surpresseur, la partie de décharge.

Système de réfrigération à expansion

Il existe trois types de détendeurs, à savoir le détendeur basse pression, le détendeur moyenne pression et le détendeur liquide.

Pour un certain type de détendeur de gaz, plus le débit volumique du fluide de travail est élevé, plus l'efficacité est élevée.Le débit général de plus de 8 000 Nm³ d'efficacité du détendeur basse pression est de 85 ∽ 88 %, le débit inférieur à 3 000 ∽ 8 000 Nm³ l'efficacité sera faible à 70 ∽ 80 %.

Le détendeur moyenne pression adopte généralement un détendeur importé domestique (de rechange).Capacité d'air 8 000 Nm³/h ou plus, efficacité du détendeur importé 82∽91 % (extrémité pressurisée 4 points de moins) ;Efficacité du détendeur domestique 78∽87% (extrémité pressurisée 5 points de moins).

Avant le démarrage de la machine d'expansion, il est nécessaire de purger (éliminer les impuretés dans le système de canalisations et les impuretés dans la volute de la machine d'expansion), puis de faire passer le gaz d'étanchéité (normalement fourni par l'extrémité de mise sous pression), puis d'effectuer le circulation et circulation interne du système d'huile.Une fois le test de verrouillage terminé, il peut être démarré.Après avoir passé le test à froid, il peut être serré à froid.Le démarrage à froid nécessite de démarrer le chauffage du réservoir, ce qui n'est pas nécessaire après un fonctionnement normal.A cette époque, le chaud et le froid du roulement ont été équilibrés.

L'essence du détendeur de liquide est d'utiliser la hauteur de pression du liquide à haute pression pour effectuer un travail hydraulique (en même temps, l'enthalpie du liquide est réduite, mais par rapport au gaz, elle est très loin).Généralement, plus de 40 000 équipements de séparation d’air par compression interne peuvent utiliser un détendeur de liquide pour remplacer le papillon des gaz d’air liquide à haute pression.Son avantage est d'utiliser le refroidissement du mécanisme d'expansion liquide et la production d'énergie d'expansion pour atteindre l'objectif d'économie d'énergie, peut généralement réaliser une économie d'énergie d'environ 2%, mais son investissement de dix millions de yuans.

Système de tour de distillation

Tour 1,5 ∽ 50000 niveau utilisant la tour de plaque de tamis est plus, plaque de circulation sous la tour de diamètre de qualité 15000 plus d'avantages (le débit de liquide est la convection est longue, mais pour rendre complexe), application de convection en dessous de 30000 niveau plus, plus de 15000 qualité est dominante, quatre débordements au-dessus de la tour de niveau 30 000 sont dominants, tour remplie à faible consommation d'énergie, mais la hauteur de la tour doit augmenter de 5 mètres.La séparation de l'air au-dessus de 50 000 niveaux est plus avantageuse, surtout lorsque les tours supérieure et inférieure sont disposées en parallèle.

La tour d'emballage est utilisée pour la colonne supérieure, la colonne d'argon grossier et la colonne d'argon fin.Le fabricant est généralement Sulzer ou Tianda Beiyang.La source froide de la colonne d'argon grossier est généralement de l'air liquide riche en oxygène, et les gaz résiduaires peuvent être libérés dans le pipeline d'azote sale, de sorte que la consommation d'énergie est faible lorsque le système d'argon est arrêté.La source de chaleur de la colonne d'argon est de l'air liquide riche en oxygène ou de l'azote dans la colonne inférieure, et la source froide peut être de l'air pauvre en liquide ou de l'azote liquide.La charge peut être en phase liquide ou en phase gazeuse.Il convient de noter que les exigences d’étanchéité du type à plaques du condenseur à tour d’argon brut sont plus élevées, sinon cela conduirait à des produits à base d’argon non qualifiés.

Le refroidissement principal a une seule couche, une double couche verticale, une double couche horizontale, une verticale à trois couches et un refroidissement principal à film tombant (oxygène liquide et oxygène gazeux vers le bas, avec flux d'azote).

Il existe 6 manières d’agencer le système de tour de redressement :

(1) La disposition verticale des tours supérieure et inférieure est une disposition conventionnelle.La hauteur est faible et le liquide dans la tour inférieure est difficile à pénétrer dans la tour supérieure ou dans le condenseur de la tour à argon grossier sans la tour inférieure (la contre-pression ascendante de toute la phase liquide dans le pipeline peut être satisfaite, et la le diamètre du tuyau ne peut pas être petit pour le moment) ;

(2) disposition verticale, de haut en bas comme disposition régulière, hauteur moyenne, le liquide est difficile à pénétrer dans la tour ou le condenseur de la colonne d'argon brut de la tour à l'aide d'une ligne de décapage définie pour amener le liquide à la tour (les exportations de tuyaux répondent au rho nu carré > 3000, rho pour la densité, nu comme vitesse d'écoulement, position d'entrée dans la hauteur du tube de vaporisation à un taux de 1 %, nécessite un diamètre étroit approprié, en même temps, le degré de super-refroidissement du liquide n'est pas grand );

(3) La colonne supérieure est disposée dans la section de fraction argon.Deux pompes à oxygène en circulation sont utilisées pour connecter la colonne supérieure.La hauteur inférieure de la colonne supérieure peut résoudre le problème selon lequel le liquide de la colonne inférieure ne peut pas pénétrer dans la colonne supérieure ou dans le condenseur de la colonne d'argon grossier.

(4) La colonne supérieure est disposée en sections de fraction d'argon et reliée par une pompe de circulation.La section supérieure de la colonne d'argon grossier est située dans la partie supérieure de la colonne supérieure, ce qui peut réduire l'espace de la boîte froide.

(5) la disposition froide indépendante de la tour, l'utilisation d'un raccordement de pompe de circulation, le refroidissement principal au sommet de la tour, l'avantage est que le refroidissement principal peut être effectué à très grande échelle ;

(6) La tour supérieure est disposée indépendamment dans un endroit froid et reliée par une pompe de circulation.La partie supérieure de la tour à argon grossier est située dans la partie supérieure de la tour supérieure.L'avantage est que le refroidissement principal peut être très grand et que l'espace de la glacière peut également être réduit.

Système de pompe à liquide

Disposition horizontale de la pompe horizontale sous le tube de drainage (liquide dans le tube), vous devez installer du gaz de chauffage (installé dans la pompe, ou un filtre de pompe avant, et empêcher les impuretés de pénétrer dans), l'air scellé, la vanne d'échappement de drainage (drainage inférieur, échappement élevé) et la conduite de retour (l'entrée de liquide), la vitesse de la pompe horizontale ne peut pas être trop élevée, la pression générale inférieure à 30 barg, la pompe horizontale en raison de la disposition horizontale, la charge des roulements de contraction à froid est meilleure, mais l'équilibrage dynamique du rotor à grande vitesse est déjà assez mauvais.

La pompe verticale adopte un agencement de type suspension à roulement (le tuyau d'entrée est plus haut que le tuyau de vidange), supporte une tension vers le bas plus grande, le centre de gravité du rotor et de l'arbre sont recombinés et la vitesse peut être très élevée ;Généralement au-dessus de 30bar, il faut régler : l'air de reprise devant la pompe (à noter qu'il n'y a pas de pompe horizontale), le gaz de chauffage (réglé devant le filtre de la pompe, prise d'air haute), le gaz d'étanchéité, la vanne de refoulement (basse décharge, échappement élevé, vérifier s'il est complètement froid lors du prérefroidissement) et tuyau de retour (phase d'admission du liquide de retour).Les pompes verticales sont généralement à plusieurs étages, les exigences en matière de route de retour ne doivent pas être descendantes (plates ou inclinées vers le haut), sinon le gaz ne pourra pas être déchargé, ce qui pourrait facilement conduire à une cavitation de la pompe.De plus, le moteur de la pompe basse température doit régler la canalisation de soufflage pour éviter la surchauffe en été et le gel en hiver.

Pompe à oxygène liquide, pompe à azote liquide en veille à froid, dans laquelle la pression du gaz d'étanchéité de la pompe à azote liquide est supérieure à 7barG ;La pression du gaz d'étanchéité de la pompe à oxygène est de 4 barG (la pression de la tour inférieure peut être satisfaite par l'azote) ;Pompe à circulation d'argon liquide, une utilisation et une veille, le gaz d'étanchéité adopte généralement un joint de vaporisation d'argon liquide, le débit doit avoir une marge de 20 %.Pompe à argon liquide générale elle-même contrôle de dérivation de pression de la vanne de reflux, contrôle du niveau de débit de la vanne de sortie, utilisant un contrôle à double circuit.

Système de compression du produit

La pénétration de l'azote peut répondre à l'air comprimé général, la pression du compresseur de la turbine à azote est plus élevée, le type d'engrenage est plus économe en énergie.

L'oxygène passe selon la rangée d'une pression d'un seul cylindre (basse pression) et de deux cylindres (cylindre haute pression et basse pression) (compression de 8 niveaux à 30 bar), généralement inférieure à 30 barg, vous devez configurer du gaz d'étanchéité de 5 barg ( la pression d'azote peut répondre), en même temps, en raison du milieu d'oxygène pour des raisons HuoHuan à haute température et haute pression, toutes les parties d'écoulement adoptent un alliage de cuivre, vous devez configurer l'azote de sécurité, généralement par la considération de conception technique ;Le prix de pénétration de l'oxygène importé est plus élevé, environ 2 fois plus élevé que celui domestique, généralement non utilisé, actuellement généralement toute la pénétration de l'oxygène est suspendue, la pression de décharge 3∽30barG, le débit de 8000Nm³/h ci-dessus peut être atteint.Cependant, le débit est faible et l'efficacité de la perméabilité à l'oxygène est faible, généralement 8 000 Nm³/h (55 %) ∽80 000 Nm³/h (68 %).

Général appliqué au processus de compression de l'oxygène, de 3 ∽ 30 barg étaient, mais souvent avec un processus de compression interne du booster (généralement plus de 70 % d'efficacité, a également des restrictions de trafic, l'efficacité est supérieure à celle de l'oxygène de plus de 10 points, il peut même compenser relativement moins la compression en compression après chaleur (l'avantage des pertes d'énergie supplémentaires, mais la compression interne pour la pression de l'acier doit être améliorée, afin d'éviter les fluctuations du système d'échange thermique) sont comparées et la consommation d'énergie après que le plan est déterminé .

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