Разработка технологической и функциональной схемы автоматизации процесса низкотемпературной ректификации воздуха на установке инертного газа и азотно-кислородной станции

Подготовить к работе блок очистки, насос и турбодетандер в соответствии с их инструкциями по эксплуатации. Открыть полностью следующую арматуру:

3−14 — вентиль выхода воздуха высокого давления в атмосферу;

3−21 — задвижку выхода азота в атмосферу;

3−9 — вентиль выхода кислорода в атмосферу;

3−2 — вентиль выхода воздуха из турбодетандера;

П-8 — продувку линии «воздух в турбодетандер» ;3−5 — вентиль входа жидкого кислорода в НЖК;0−1 — вентиль отогрева нижней колонны;

0−2 — вентиль отогрева верхней колонны;

Р-2 — дроссельный вентиль жидкого воздуха;

Р-3 — дроссельный вентиль жидкого азота;

КТ — трехходовой клапан в атмосферу (азот).Все остальные вентили должны быть закрыты.

6.3 Пуск установки.

Пуск установки разделяется на 3 этапа:

1-й этап — охлаждение аппаратов и изоляции до появления жидкости;

2-й этап — накопление жидкости в разделительном аппарате;

3-й этап — переход от пускового режима к рабочему. Пуск осуществляется при давлении воздуха 64 кгс/см2. После пуска НЖК давление снижается до рабочего. Порядок операций на 1 этапе.

Дать указание машинисту о пуске воздушного компрессора. После пуска компрессора поднять давление до 35÷40 кгс/см2, поддерживая его вентилем 3−14. Затем вентилем 3−14 поднять давление до 64 кгс/см2.Открыть продувочные вентили П-3 и П-14. Открывая и закрывая вентиль 3−17 продуть ожижитель ТО-1(2) и влагоотделитель ВО-1(2). Затем открыть входной и выходной вентили блока очистки на готовом к работе адсорбере, закрыть вентили П-3 и П-14, приоткрыть вентиль 3−17 и закрыть вентиль 3−14. Когда давление после компрессора и в блоке очистки выровняется и поднимется до 55÷60 кгс/см2, снова приоткрыть вентиль 3−14 и таким образом, поддерживая давление, открыть полностью вентиль 3−17.Открыть продувку теплообменников П-5 и попеременным открытием вентилей 3−15 и 3−16 продуть несколько раз теплообменники, следя, чтобы давление на блоке очистки не падало более чем на 10÷15 кгс/см2.Закрыть продувку П-5. Открыть вентили З-15 и З-16 полностью. Открыть дроссельный вентиль Р-1 и дать воздух в нижнюю колонну.

Когда давление в нижней колонне станет более 2 кгс/см2 (рекомендуется поднять давление в нижней колонне до 4 кгс/см2), открыть вентиль 3−19. При этом следить за давлением после турбодетандера по манометру М15. Как только давление станет более 2 кгс/см2, включить маслонасос турбодетандера и поднять давление масла, как указано в инструкции по эксплуатации турбодетандера, но не более 2 кгс/см2. Открыть отсечной клапан поворотом ключа «Подача воздуха на т/д» в положение «ОТКРЫТЬ». После прохождения на экране индикации «Воздух на т/д открыт» перевести ключ в положение «АВТОМАТ». Индикация на экране изменится на «Воздух на т/д автоматический» .Пустить турбодетандер, медленно открывая вентиль 3−1. Подняв обороты до 20 000÷30000 об/мин, проверить и отрегулировать давление масла перед подшипниками — должно быть 2÷2,5 кгс/см2.Закрыть вентиль З-19, продувку П-8.Закрыть вентиль З-14.Прикрывая дроссельный вентиль Р-1, поддерживать давление после компрессора не выше 64 кгс/см2.Убедившись в исправной работе всех элементов турбодетандерного агрегата, поднять нагрузку турбодетандера до рабочей, как указано в руководстве по эксплуатации турбодетандера. Во избежание неравномерного охлаждения корпуса турбодетандера машину разрешается нагружать со скоростью не более 15 000 оборотов ротора за 10 мин. Предельное рабочее число оборотов ротора 165 000 об/мин.При повышении нагрузки на турбодетандер, число оборотов ротора регулировать количеством масла, идущего на тормоз. Следить, чтобы давление не превышало:

после компрессора-64 кгс/см2 В нижней колонне- 6 кгс/см2 В верхней колонне- 0,7 кгс/см2Открыть задвижку 3−11. Прикрывая постепенно задвижку 3−21, поддерживать в верхней колонне давление постоянным. Давление должно быть минимальным при условии, что в блок очистки будет поступать достаточное количество фракции — до 200 м3/час.По мере охлаждения аппаратов, давление после теплообменников, в нижней колонне, будет постепенно понижаться. Прикрывая дроссельный вентиль Р-1, поддерживать давление в пределах 60÷64 кгс/см2.Вентили 0−1 и 0−2 должны закрываться после накопления жидкости в конденсаторе. По мере понижения температуры воздуха перед турбодетандером начинают падать обороты. Приоткрывая вентиль 3−1, увеличивать нагрузку турбодетандера, а тормозом (давлением масла) поддерживать оптимальное число оборотов. Вентиль 3−1 должен быть открыт полностью. Через 4÷5 часов после пуска в кубе нижней колонны начнет появляться жидкость — это будет заметно по падению давления в нижней колонне. Во время всех этапов пуска следить за правильным распределением воздуха между азотным и кислородно-фракционным теплообменниками по температурам азота и фракции. В период пуска эти температуры должны быть не ниже минус 15ºС и минус 5º соответственно. Температуры регулируются вентилями 3−15 и 3−16, причем один из вентилей должен быть открыт полностью. Не допускать падения температуры азота на входе в ожижитель ниже минус 15 ºС, так как это может привести к застыванию влаги в трубках ожижителя. При понижении температуры азота ниже минус 15 ºС следует открыть задвижку 3−20 (байпас ожижителя).Продувку влагоотделителей ВО-3 (4) и ВО-1 (2) производить каждый час вентилями П-3 и П-14.Порядок операций на II этапе.

Когда уровень жидкости в кубе вырастет до 4÷5см, слить ее через вентиль 3−6 и снова накопить. Через 40÷50 мин после появления жидкости в кубе появляется жидкость в конденсаторе. После накопления 5÷8см слить всю жидкость через вентиль 3−7 и продолжать накопление жидкости. После того как уровень жидкости в конденсаторе достигнет 40÷50 см., начинать постепенно прикрывать дроссельные вентили Р-2 и Р-3. Если при прикрытии вентилей уровень в конденсаторе понижается, то временно прекратить прикрытие. Начинается процесс ректификации, и анализы кислорода и азота улучшаются, давление в нижней колонне повышается до 5,5÷5,8 кгс/см2.Порядок операций на III этапе.

Когда уровень в конденсаторе снова начнет расти, прикрывая вентиль Р-3, поднять давление в нижней колонне до 5,5 кгс/см2 и начать налаживать процесс ректификации. При уровне в конденсаторе 70÷80 см. и при достижении анализа кислорода в конденсаторе 99,5÷99,7% об. — О2 пустить НЖК на минимальной производительности, предварительно продув линию жидкого кислорода через продувку П-6, до появления устойчивой струи жидкости. Вначале насос может работать с перебоями, что при исправном насосе связано с недостаточным переохлаждением жидкого кислорода, вызванным повышенной температурой изоляции, не успевшей еще достаточно охладиться. После пуска НЖК следить за температурой перед турбодетандером.

Давлением масла на тормоз турбодетандера поддерживать оптимальное число оборотов. При снижении температуры до минус 105÷минус 115ºС приоткрыть вентиль 3−10 настолько, чтобы температура повысилась до минус 90ºС. При этом следить за температурой азота перед ожижителем. Проверить работу НЖК, для чего закрыть вентиль выхода кислорода в атмосферу 3−9, поднять давление до 200 кгс/см2 и затем сбросить давление до 100 кгс/см2. Нормальная работа насоса характеризуется быстрым и равномерным ростом давления. Задвижкой 3−11 по расходомеру отрегулировать расход фракции через кислородно-фракционный теплообменник в пределах 170−200м3/час.Вентилями 3−15 и 3−16 так распределить воздух между теплообменниками, чтобы температура фракции на выходе из теплообменника была около 0ºС.Поддерживать температуру воздуха после ожижителя около 8ºС. Если температура понизилась до 5º, то открыть задвижку 3−20 (байпас ожижителя по азоту). При температуре выше 10ºС приоткрыть вентиль 3−10 (теплый воздух на турбодетандер). При этом часть воздуха отводится мимо верхней части теплообменника, температура азота на выходе из теплообменника снижается. С пуском НЖК рост уровня в конденсаторе должен временно замедлиться. Когда уровень снова начинает расти, начать сбрасывать давление открытием вентиля Р-1. Давление в колоннах временно поднимается. При давлении воздуха 40÷45 кгс/см2 уровень в конденсаторе должен оставаться постоянным. Постепенно приоткрыть дроссельный вентиль Р-3, следя за содержанием кислорода в отходящем азоте. Чистота азотной флегмы и отходящего азота должны быть примерно равны. После достижения содержания кислорода в азоте 1,0% об. и концентрации азота — 99% об. включить в работу автоматические газоанализаторы.

Когда анализ азота — продукта возрастет до нормы (содержание кислорода в азоте не более 0,4% об.) открыть вентиль 3−22, закрыть 3−21 и перевести трехходовой клапан КТ на подачу азота в коллектор. Открытие вентиля 3−22 должно быть таким, чтобы давление в верхней колонне не изменялось. Когда чистота кислорода достигнет 99,7% об. О2, закрыть вентиль выхода кислорода в атмосферу 3−9 и открыть вентиль входа кислорода потребителю 3−8.Постепенно увеличивать производительность установки по кислороду, не допуская понижения его концентрации. С ростом производительности НЖК чистота кислорода и уровень его в конденсаторе не должен падать. В случае падения уровня в конденсаторе, несколько поднять давление воздуха, а при снижении чистоты продуктов разделения прекратить увеличение производительности НЖК. Медленно, прикрывая дроссельный вентиль Р-3, установить содержание кислорода в кубовой жидкости 32,5%.об. При этом уровень в мернике азотной флегмы верхней колонны должен быть постоянным в пределах 10−15 см. Прикрывая дроссель Р-2, следить за уровнем жидкости в кубе нижней колонны и ее сопротивлением, так как при наполнении куба жидкостью выше 20 см. происходит отключение указателя уровня и жидкость заливает нижние тарелки колонны. При этом происходит рост сопротивления нижней колонны и падение анализа флегмы. Задвижкой 3−12 (либо 3−11) отрегулировать отбор фракции таким образом, чтобы чистота продукционного кислорода достигала 99,7% об. Каждый час открытием вентиля П-9 продутьнеоногелиевую смесь из верхней части конденсатора. Когда давление воздуха перед блоком разделения будет минимальным (при постоянном уровне в конденсаторе) и установится, пусковой период можно считать законченным. Однако, изоляция блока охлаждается окончательно только через 3−4 суток и давление воздуха можно несколько снизить.

6.4 Кратковременная остановка блока разделения.

При необходимости небольших ремонтов компрессора, блок очистки и т. п. делается временная остановка блока разделения (продолжительность остановки не более 16 часов). При этом слив жидкости из аппаратов и отогрев установки не производится. Перевести трехходовый клапан КТ на сброс азота в атмосферу. Закрыть задвижку выхода азота потребителю 3−22 и открыть задвижку выхода азота в атмосферу 3−21. Перевести трехходовый клапан КТ в положение «Азот потребителю» .Остановить НЖК. Закрыть вентили подачи воздуха на турбодетандер 3−1 и 3−10.Закрыть вентили З-11 и З-12 на линии фракции. Выключить подогреватель блока очистки. Выключить маслонасос турбодетандера, закрыть вентиль 3−2 и закрыть воду в охладитель масла. Открыть вентили П-8, П-10 и П-7.Открыть сброс воздуха в атмосферу 3−14 и дать команду машинисту на остановку воздушного компрессора. Закрыть вентили указателей уровня в конденсаторе и в кубе нижней колонны. Открыть байпас азота мимо ожижителя 3−20.Закрыть дроссельный вентиль Р-1.Сбросить давление из системы, открытием продувочного вентиля П-5.

6.5 Аварийная остановка блока разделения.

Перевести трехходовый клапан КТ на сброс азота в атмосферу. Закрыть задвижку 3−22 и открыть задвижку 3−21.Закрыть вентили подачи воздуха на турбодетандер 3−1 и 3−10.Выключить подогреватель блока очистки. Выключить маслонасос турбодетандера, закрыть вентиль 3−2 и закрыть воду в охладитель масла. Открыть вентили П-8, П-10, П-7.Открыть сброс воздуха в атмосферу 3−14 и дать команду машинисту на остановку воздушного компрессора. Выключить электродвигатель НЖК, открыть сброс кислорода в атмосферу 3−9 и закрыть подачу на рампу 3−8.

Заключение

.

В работе приведен аналитический обзор существующих методов получения азота из воздуха, приведены их характеристики и области применения. Описана технологическая схема процесса разделения воздуха, дана характеристика основных стадий процесса: забор воздуха и очистка его от механических примесей; сжатие воздуха; предварительное охлаждение; очистка воздуха от влаги, двуокиси углерода, ацетилена и других углеводородов; охлаждение и сжижение воздуха; низкотемпературная ректификация воздуха. Разработана функциональная схема автоматизации установки азотно-кислородной станции. Приведена информация по характеристике изготовляемой продукции, а также контролю качества сырья, получаемых продуктов. В заключительной части работы описаны основные положения пуска и остановки установки инертного газа и азотно-кислородной станции.

Список литературы

Технологический регламент установки АЗКСБаннов, П. Г. Процессы переработки нефти. Учебно-методическое пособие для повышения квалификации работников нефтеперерабатывающей промышленности/ Ч. 3. — М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2003. — 504 с. Стандарт предприятия в области труда и промышленной безопасности ООО «КИНЕФ» Должностные инструкции работников АзКС. ГОСТ 5583–78 (ИСО 2046;73) Кислород газообразный технический и медицинский. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3, 4).ГОСТ Р ИСО 8573−1-2005.

Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты. ГОСТ 6331–78 Кислород жидкий технический и медицинский. Технические условия (с Изменениями N 1, 2, 3);Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.

07.97 № 116-ФЗ.Приложения.

Приложение 1 — Технологическая схема воздухоразделительной установки.