KDON-32000/19000空気分離装置は、年間20万トンのエチレングリコールプロジェクトを支える主要な公共エンジニアリングユニットです。主に加圧ガス化装置、エチレングリコール合成装置、硫黄回収装置、下水処理施設に原料水素を供給するほか、エチレングリコールプロジェクトの各装置に起動パージやシーリング用の高圧・低圧窒素を供給するほか、装置空気と計装空気も供給します。
中国NUZHUO窒素極低温プラント空気分離ユニットN2ジェネレータシステム極低温酸素プラント液体工場とサプライヤー| Nuzhuo
A.技術的プロセス
KDON32000/19000空気分離装置は、Newdraft社が設計・製造したもので、全低圧分子吸着精製、エアブースタータービン膨張機構冷凍、製品酸素内圧圧縮、低圧窒素外圧圧縮、エアブースター循環というプロセスフロースキームを採用しています。下塔は高効率篩板塔を採用し、上塔は構造充填物と全蒸留による水素フリーアルゴン製造プロセスを採用しています。
生の空気は入口から吸い込まれ、自己洗浄式エアフィルターによってほこりやその他の機械的不純物が除去されます。フィルター後の空気は遠心圧縮機に入り、圧縮機で圧縮された後、空気冷却塔に入ります。冷却しながら、水に溶けやすい不純物も洗浄できます。冷却塔を出た後の空気は、切り替え用の分子ふるい精製装置に入ります。空気中の二酸化炭素、アセチレン、水分が吸着されます。分子ふるい精製装置は、2つの切り替えモードで使用され、1つは動作中、もう1つは再生中です。精製装置の動作サイクルは約8時間で、4時間に1回1台の精製装置が切り替わり、自動切り替えは編集可能なプログラムによって制御されます。
分子ふるい吸着器後の空気は3つの流れに分けられます。1つは分子ふるい吸着器から直接抽出され、空気分離装置の計器用空気として使用されます。1つは低圧プレートフィン熱交換器に入り、還流する汚染されたアンモニアとアンモニアによって冷却されてから下部タワーに入り、1つは空気ブースタに行き、ブースタの第1段階の圧縮後に2つに分かれます。1つは直接抽出され、圧力が下げられた後、システム計器用空気と装置用空気として使用され、もう1つはブースタで加圧され続け、第2段階で圧縮された後、2つに分かれます。1つは抽出され、室温まで冷却され、タービン膨張機のブースト端に行き、さらに加圧され、その後、高圧熱交換器を介して抽出され、膨張機に入り、膨張して仕事を行います。膨張した湿った空気は気液分離器に入り、分離された空気は下部タワーに入ります。ガス液分離器から抽出された液体空気は、液体空気還流液として下部塔に入り、もう一方のストリームは、最終段階の圧縮までブースターで加圧され続け、その後、冷却器によって室温まで冷却され、高圧プレートフィン熱交換器に入り、液体酸素および還流汚染窒素と熱交換します。高圧空気のこの部分は液化されます。熱交換器の底部から液体空気が抽出された後、絞り込まれて下部塔に入ります。下部塔で最初に空気を蒸留した後、希薄液体空気、酸素に富む液体空気、純粋な液体窒素、高純度アンモニアが得られます。希薄液体空気、酸素に富む液体空気、純粋な液体窒素は、冷却器で過冷却され、上部塔に絞られてさらに蒸留されます。上部塔の底部で得られた液体酸素は、液体酸素ポンプで圧縮され、高圧プレートフィン熱交換器で再加熱され、酸素配管網に入ります。下部塔の上部で得られた液体窒素は抽出され、液体アンモニア貯蔵タンクに入ります。下部塔の上部で得られた高純度アンモニアは、低圧熱交換器で再加熱され、アンモニア配管網に入ります。上部塔の上部から得られた低圧窒素は、低圧プレートフィン熱交換器で再加熱され、コールドボックスを出て、窒素コンプレッサーで0.45MPaに圧縮され、アンモニア配管網に入ります。上部塔の中間部から一定量のアルゴン留分が抽出され、粗キセノン塔に送られます。粗アルゴン塔でキセノン留分を蒸留して粗液体アルゴンを得て、精製アルゴン塔の中間部に送ります。精製アルゴン塔で蒸留後、塔底で精製液体キセノンが得られます。汚れたアンモニアガスは上塔上部から抜き出され、冷却器、低圧プレートフィン熱交換器、高圧プレートフィン熱交換器で再加熱され、コールドボックスから出た後、2つに分割されます。1つは分子ふるい再生ガスとして分子ふるい精製システムの蒸気ヒーターに入り、残りの汚れた窒素ガスは水冷塔に送られます。液体酸素バックアップシステムを起動する必要がある場合、液体酸素貯蔵タンク内の液体酸素は調整弁を介して液体酸素気化器に切り替えられ、低圧酸素を得て酸素配管網に入ります。液体窒素バックアップシステムを起動する必要がある場合、液体窒素貯蔵タンク内の液体アンモニアは調整弁を介して液体酸素気化器に切り替えられ、その後アンモニア圧縮機によって圧縮されて高圧窒素と低圧アンモニアが得られ、その後窒素パイプラインネットワークに入ります。
B.制御システム
空気分離装置の規模とプロセス特性に応じて、DCS分散制御システムを採用し、国際的に先進的なDCSシステム、制御弁オンライン分析装置などの計測制御コンポーネントを組み合わせています。空気分離ユニットのプロセス制御を完結できるだけでなく、事故でユニットが停止したときにすべての制御弁を安全な位置に設定し、対応するポンプが安全インターロック状態になり、空気分離ユニットの安全性を確保します。大型タービン圧縮機ユニットは、ITCC制御システム（タービン圧縮機ユニット統合制御システム）を使用して、ユニットの過回転トリップ制御、緊急遮断制御、およびアンチサージ制御機能を完成させ、ハードワイヤリングと通信の形でDCS制御システムに信号を送信できます。
C.空気分離装置の主な監視ポイント
低圧熱交換器から出る製品酸素と窒素ガスの純度分析、下塔液体空気の純度分析、下塔純液体窒素の分析、上塔を出るガスの純度分析、サブクーラーに入るガスの純度分析、上塔液体酸素の純度分析、粗コンデンサー還流液体空気定流量弁後の温度、蒸留塔気液分離器の圧力と液位表示、高圧熱交換器を出る汚れた窒素ガスの温度表示、低圧熱交換器に入る空気の純度分析、高圧熱交換器を出る空気の温度、熱交換器を出る汚れたアンモニアガスの温度と温度差、上塔キセノン留分抽出ポートでのガス分析：これらはすべて、起動時および通常運転時のデータ収集であり、空気分離ユニットの動作条件を調整し、空気分離装置の正常な動作を確保するために役立ちます。主冷却中の亜酸化窒素とアセチレン含有量の分析、およびブースト空気中の水分含有量の分析：水分を含んだ空気が蒸留システムに入り、凝固して熱交換器のチャネルを塞ぎ、熱交換器の面積と効率に影響を与えないようにするため、主冷却でのアセチレンの蓄積が一定値を超えると爆発します。液体酸素ポンプシャフトシールのガス流量、圧力分析、液体酸素ポンプベアリングヒーター温度、ラビリンスシールガス温度、膨張後の液体空気温度、エキスパンダーシールガス圧力、流量、差圧表示、潤滑油圧、オイルタンクレベルとオイルクーラー後部温度、タービンエキスパンダー膨張端、ブースタ端オイル入口流量、ベアリング温度、振動表示：すべてタービンエキスパンダーと液体酸素ポンプの安全で正常な動作を確保し、最終的に空気分留の正常な動作を確保します。
分子ふるい加熱主圧力、流量分析、分子ふるい空気（ダーティー窒素）入口および出口温度、圧力表示、分子ふるい再生ガス温度および流量、精製システム抵抗表示、分子ふるい出口圧力差表示、蒸気入口温度、圧力表示アラーム、再生ガス出口ヒーターH20分析アラーム、凝縮水出口温度アラーム、空気出口分子ふるいCO2分析、空気入口下部タワーおよびブースター流量表示：分子ふるい吸着システムの正常なスイッチング操作を確保し、コールドボックスに入る空気のCO2およびH20含有量が低いレベルにあることを確認します。計器空気圧力表示：空気分離用の計器空気およびパイプラインネットワークに供給される計器空気が0.6MPa（G）に達することを確認し、生産の正常な動作を確保します。
D.空気分離ユニットの特性
1. プロセス特性
エチレングリコールプロジェクトの酸素圧力が高いため、KDON32000 / 19000空気分離装置は、空気ブーストサイクル、液体酸素内部圧縮、アンモニア外部圧縮プロセスを採用しています。つまり、空気ブースタ+液体酸素ポンプ+ブースタタービンエキスパンダーを熱交換器システムの合理的な構成と組み合わせて、外圧プロセス酸素コンプレッサーに置き換えます。外部圧縮プロセスで酸素コンプレッサーを使用することで発生する安全上の危険性が低減されます。同時に、主冷却によって抽出される大量の液体酸素は、主冷却液体酸素中の炭化水素の蓄積の可能性を最小限に抑え、空気分離装置の安全な操作を確保します。内部圧縮プロセスは、投資コストが低く、構成がより合理的です。
2. 空気分離装置の特徴
セルフクリーニングエアフィルターは自動制御システムを搭載しており、逆洗のタイミングを自動的に制御し、抵抗の大きさに応じてプログラムを調整できます。予冷システムは高効率・低抵抗のランダムパッキングタワーを採用し、液体分配器は新型の高効率・先進的な分配器を採用することで、水と空気の完全な接触を確保するだけでなく、熱交換性能も確保しています。上部には金網デミスターを設置し、空気冷却塔から排出される空気に水分が混入しないよう配慮しています。分子ふるい吸着システムは長周期・二層式ベッド浄化を採用しています。スイッチングシステムは衝撃フリースイッチング制御技術を採用し、特殊蒸気ヒーターにより再生段階で加熱蒸気がダーティー窒素側へ漏れるのを防止しています。
蒸留塔システムの全プロセスは、国際的に先進的なASPENおよびHYSYSソフトウェアによるシミュレーション計算を採用しています。下塔には高効率の篩板塔、上塔には通常の充填塔を採用することで、装置の抽出率を確保し、エネルギー消費を削減します。
E.エアコン付き車両の荷降ろしと積載のプロセスに関する議論
1.空気分離を開始する前に満たすべき条件：
作業を開始する前に、始動手順や緊急事故時の対応などを含む始動計画を整理して作成してください。始動手順中のすべての作業は、現場で実行する必要があります。
潤滑油システムの洗浄、フラッシング、試運転が完了しました。潤滑油ポンプを始動する前に、油漏れを防ぐためにシールガスを追加する必要があります。まず、潤滑油タンクの自己循環ろ過を実施する必要があります。一定の清浄度に達すると、フラッシングとろ過のために油パイプラインを接続しますが、コンプレッサーとタービンに入る前にろ紙を追加し、機器に入る油の清浄度を確保するために常に交換します。空気分離の循環水システム、水洗浄システム、および排水システムのフラッシングと試運転が完了しました。設置前に、空気分離の酸素濃縮パイプラインを脱脂、酸洗、不動態化してから、シールガスを充填する必要があります。空気分離装置のパイプライン、機械、電気、および計器（分析機器と計量機器を除く）は、設置および校正され、適格とされています。
稼働中の機械式水ポンプ、液体酸素ポンプ、空気圧縮機、ブースター、タービンエキスパンダーなどはすべて起動条件を満たしており、いくつかは最初に単一の機械でテストする必要があります。
分子ふるい切替システムは起動条件を満たし、分子切替プログラムが正常に動作できることが確認されました。高圧蒸気配管の加熱およびパージは完了しました。予備計装空気システムが稼働し、計装空気圧力は0.6MPa(G)以上に維持されています。
2.空気分離ユニットの配管のパージ
蒸気タービン、空気圧縮機、冷却水ポンプの潤滑油系統およびシールガス系統を起動します。空気圧縮機を起動する前に、空気圧縮機のベントバルブを開き、空気冷却塔の空気入口をブラインドプレートで密閉します。空気圧縮機出口管がパージされ、排気圧力が定格排気圧力に達し、パイプラインパージターゲットが合格した後、空気冷却塔入口管を接続し、空気予冷システムを起動し（パージ前、空気冷却塔パッキングを充填してはいけません、空気入口分子ふるい吸着装置入口フランジを外してください）、ターゲットが合格するまで待って、分子ふるい精製システムを起動し（パージ前、分子ふるい吸着装置吸着剤を充填してはいけません、空気入口コールドボックス入口フランジを外してください）、ターゲットが合格するまで空気圧縮機を停止し、空気冷却塔パッキングと分子ふるい吸着装置吸着剤を充填し、充填後にフィルター、蒸気タービン、空気圧縮機、空気予冷システム、分子ふるい吸着システムを再起動し、再生、冷却、圧力上昇、吸着、圧力低下の後に少なくとも2週間の通常操作を行います。加熱期間の後、分子ふるい吸着器以降のシステムの空気管と分留塔の内部管を吹き飛ばすことができます。これには、高圧熱交換器、低圧熱交換器、空気ブースタ、タービン膨張機、および空気分離に属する塔装置が含まれます。分子ふるい精製システムに入る空気流を制御し、ベッド層を損傷する過度の分子ふるい抵抗を回避するように注意してください。分留塔を吹き飛ばす前に、分留塔コールドボックスに入るすべての空気管に一時的なフィルターを装備して、ほこり、溶接スラグ、その他の不純物が熱交換器に入り、熱交換効果に影響を与えるのを防ぐ必要があります。タービン膨張機と液体酸素ポンプを吹き飛ばす前に、潤滑油とシールガスシステムを起動します。タービン膨張機のノズルを含む空気分離装置のすべてのガスシールポイントを閉じる必要があります。
3. 空気分離ユニットの裸冷却と最終試運転
コールドボックスの外側にあるすべてのパイプラインは吹き飛ばされ、コールドボックス内のすべてのパイプラインと機器は加熱され吹き飛ばされ、冷却条件を満たし、裸冷却テストの準備をします。
蒸留塔の冷却が始まると、空気圧縮機から排出される空気は蒸留塔に入りきらず、余分な圧縮空気はベントバルブから大気中に排出され、空気圧縮機の吐出圧力は変化しません。蒸留塔各部の温度が徐々に低下するにつれて、吸入される空気量も徐々に増加します。このとき、蒸留塔内の還流ガスの一部は水冷塔に送られます。冷却はゆっくりと均一に行い、平均冷却速度は1～2℃/hとし、各部の温度均一性を確保します。冷却中は、ガス膨張機の冷却能力を最大限に維持する必要があります。主熱交換器の冷端の空気が液化温度に近づくと、冷却段階は終了します。
コールドボックスの冷却段階を一定期間維持し、さまざまな漏れやその他の未完成部分を点検および修理します。その後、機械を段階的に停止し、パールサンドをコールドボックスに積み込み、積み込み後に空気分離装置を段階的に起動し、冷却段階に再び入ります。空気分離装置の起動時に、分子ふるいの再生ガスは分子ふるいによって浄化された空気を使用することに注意してください。空気分離装置が起動し、再生ガスが十分にある場合は、汚れたアンモニアの流路が使用されます。冷却プロセス中、コールドボックス内の温度は徐々に低下します。コールドボックス内の負圧を防ぐために、コールドボックスのアンモニア充填システムを適時に開く必要があります。その後、コールドボックス内の機器がさらに冷却され、空気が液化し始め、下部の塔に液体が現れ始め、上部と下部の塔の蒸留プロセスが確立され始めます。次に、バルブを1つずつゆっくりと調整して、空気分離が正常に実行されるようにします。
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投稿日時: 2025年4月24日