5000高纯氮气空分设备技术方案.ppt

1、潜修工作室,空分有限公司 2020年9月10日星期四,KFN-5000型空分设备技术方案介绍,目 录,1、空分设备技术条件 2、装置设计的基础条件 3、买方提供的公用条件 4、技术方案 5、卖方供货范围 6、买方自理范围 7、采用标准 8、性能保证 9、卖方安装、调试现场服务,1.空分设备技术条件,1.1大气条件（当地的气候条件）,极端最高气温: 极端最低气温: 累计年平均气温: 年平均相当湿度: 海拔,1.2冷却水条件(循环供水),(1)进装置压力:0.35MPa(G)(2)出装置压力:0.15MPa(G)(3)水温:进水 32,1.2冷却水条件(循环供水),(4)水质条件:混浊度: 200

2、0mg/lPH值: 78暂时硬度: 2.52.9mmol/l污垢系数: 0.0004m2.h./Kcal,1.3大气中杂质最高含量,(1) 灰尘: 0.302mg/m3(2)CO2: 400PPm(3)非甲烷总烃量: 0.91mg/m3(4) H2S: 无(5)SO2 0.191mg/m3(6)N2O 0.061mg/m3,1.4电源条件,(1)高压电源:电压:6000V10%频率:50HZ+0.5HZ(2)低压电源:电压:380V/220V10%(三相四线制中性点接地)频率:50HZ+0.5HZ,1.5蒸汽条件,状态:饱和蒸汽压力:1.0MPa,1.6风速,夏季: 冬季: 基本风压值(地面上

3、10m高处),1.7地震烈度: 7度,1. 8仪表空气条件:,本设置试车时，用户提供露点-40,压力0.5MPa(G),180m3/h的氮气或空气。,2.产品性能指标及消耗,2.1产品产量及纯度,工况: 氮气产量: 3000 m3/h (0,101.325KPa，下同) 液氮产量: 2000 m3/h （折合汽态),2.2产品压力,产品氮出分馏塔压力:0.75MPa(G)液氮汽化输送压力:0.75MPa(G),2.3加工空气量: 20500m3/h 加工空气压力: 0.83MPa(G),2.4本装置电耗 （单位：kW）,序号,1,2,3,4,5,6,项目,原料空气压缩机,空压机组辅油泵,油站风

4、机,油站加热器,冷水机组,纯化器电加热器,装机容量,2360,2.2,3,102,360,轴功率,2026,2.2,3,87,115,备注,开车时用,平均消耗,包括主油泵功率,5,3,正常运转时停用,7,总计轴功率,2802,2233,单位制氮电耗指标,0.25kwh/m3N2（液态产品成3倍计算）,2.5本装置水耗,空压机组(中冷、油冷) 350T/h予冷系统水泵 65 T/h冷气机组冷凝器 100 T/h,2.6装置连续运转周期: 2年 2.7装置起动时间: 811小时 2.8氮产品纯度: O2含量10PPm,3.本装置特点,3.1采用进口空气压缩机。 3.2采用全部进口制冷元件组装的冷水

5、机组，由微处理器自动控制压缩机根据负荷变化作出相应反应，达到节能的目的。 3.3设置高效电加热器，4h吸附长周期纯化系统，再生消耗最低。 3.4采用UOP公司生产的13X-APG分子筛，对H2O、CO2共吸附的优良性能，设计单层床吸附器,简单可靠、阻力损失小。,3.本装置特点,3.5采用ASPEN、PLUS软件做工艺流程和精馏计算的模拟优化，本设备氮的提取率31%。 3.6按装置废气全膨胀设计膨胀量及增压空气膨胀,以适应最大液氮工况的需要。 3.7采用NREC软件设计，由五轴联动数控机床加工的三元流动闭式工作轮，使膨胀机等熵效率达85%以上。 3.8采用防爆设计的冷凝蒸发器板式单元，增强装置的

6、运行安全性能，确保连续性生产。,4.1KG-680GLQX型空气过滤器 作用:清除吸入空气中的机械杂质、粉尘 特点:采用自洁式过滤器,实现维修不停机 参数 处理空气量： 40000m3/h大气压力： 101KPa大气温度： -3040相对湿度： 80%涤纶工作阻力：100300 Pa过滤效率： 99%,4.成套设备供货范围,4.1KG-680GLQX型空气过滤器 生产厂家： 供货范围： 过滤器本体 1台 滤筒 管道阀门等,4.成套设备供货范围,4.成套设备供货范围,4.2空气压缩机组 4.2.1 型号： H340-9.5/0.98型离心式空压机 4.2.2技术参数 进气压力： 0.098Mpa

7、(A) 进气温度： 25 相对湿度： 80% 排气压力： 0.93Mpa(A) 排气流量： 20500m3/h 排气温度： 120 空压机等温效率： 0. 7 负荷调节范围： 70105%,4.成套设备供货范围,4.2空气压缩机组 4.2.3供货内容： (1).压缩机主机 1套 包括大小转子组,蜗壳,搁板,扩压器,轴承,联动器 (2).气管路 1套 包括各级进气管,各级排气管,进气调节器 (3).润滑油系统 1套 包括油箱主油泵,辅助油泵,油冷却器,油过滤器,阀门抽油烟机,高位油箱,电加热器. (4).冷却系统 1套 包括中间冷却器,疏水阀.,4.成套设备供货范围,4.2空气压缩机组 (5).

8、专用工具及备品备件 1套 包括拆卸轴承工具,对中工具,吊拄,六角套筒扳手,轴承,瓦块,密封. (6).防喘振系统 1套 (7).控制测量系统 1套 (单独发货,祥见供货内容) (8).主电机 1台,4.成套设备供货范围,4.3空气预冷系统 4.3.1技术参数 处理空气量: 20500m3/h 进气温度: 120 排气温度: 10 1 空气冷却塔 1台 型 式：填料塔 外形尺寸：140017925 重 量：11000Kg 制造厂商： QXGZS,4.成套设备供货范围,4.3空气预冷系统 2 水冷却塔 1台 型 式： 填料塔 外形尺寸：150012590 重 量： 6500Kg 制造厂商： QXG

9、ZS 3水过滤器 5台（3用2备） 4冷却水泵 2台（1用1备） 5冷冻水泵 2台（1用1备）,4.成套设备供货范围,4.3空气预冷系统 6冷水机组 1台 型 式：活塞式 制 冷 量：20104Kcal 制 造 厂： QXGZS 7系统阀门 1套,4.成套设备供货范围,4.4HXK-20500/8.3型纯化系统 技术参数 处理空气量:20500m3/h 进气温度: 10 工作压力: 0.93MPa(A) 吸附时间: 4小时(半周期) 工作周期: 8小时(全周期) 再生温度: 175 再生气量: 4000m3/h,4.成套设备供货范围,4.4HXK-20500/8.3型纯化系统 4.4.1主要供

10、货内容 (1)分子筛吸附器 2台含分子筛: 13X-APG 上海UOP 11t/bed型式: 立式单层床外型尺寸: 23005950mm重量: 4500Kg2 主要材料: 16MnR 0Cr18Ni9装箱重量: 5000Kg 制造厂商： QXGZS (2）电加热器: 1台功率: 380V 340KW外型尺寸: 6003380mm重量: 640Kg/台主要材料: Q235-A 0Cr18Ni9装箱重量: 680Kg 制造厂商: QXGZS,4.成套设备供货范围,4.4HXK-20500/8.3型纯化系统 (3)消音器: 1台 外型尺寸: 7123400mm 重量: 1100Kg/台 主要材料:

11、Q235-A 装箱重量: 1150Kg/台 制造厂商： QXGZS (4)系统阀门及附件(外购):1组DN250气动蝶阀 10个DN200气动球阀 1个Q6475-25 DN25气动球阀 3个D371X-10 DN200蜗轮传动蝶阀3个Z41H-16C DN25闸阀4个Q41F-25 DN40球阀 5个A42Y-16C DN80安全阀1个以上阀门均带连接法兰、紧固件、垫片等。,4.成套设备供货范围,4.5FN-3000/2000Y型分馏塔系统 4.5.1性能指标: 请见2条 4.5.2冷箱占地面积:45005000mm 4.5.3主要供货范围: (1)主换热器:1组型式: 板式换热器板束尺寸:

12、 460011001080mm重量: 7800Kg材料: LF2-R (2)精馏塔: 1台外型尺寸: 160012000mm重量: 8000Kg材料: LF2-R 制造厂商： QXGZS,4.成套设备供货范围,4.5FN-3000/2000Y型分馏塔系统 (3)液化器:1台 型式: 板式换热器 板束外型尺寸:m 重量: 2200Kg 材质: LF2-R、LF2-Y2 (4)过冷器: 1台 型式: 板翅式换热器 外型尺寸: 900750572mm 重量: 600Kg (5)冷凝蒸发器:1台 外型尺寸: 18004060mm 重量: 3500Kg 材质: LF2-R,4.

13、成套设备供货范围,4.5FN-3000/2000Y型分馏塔系统 (6)排液槽:1台 外型尺寸: 80011000mm 重量: 140Kg 材质: LF2-R (7)计量槽1台 外形尺寸: 3002000 重量: 120Kg 材质: LF2 (8)消音器1台 外形尺寸: 5003000 重量: 500Kg 主要材料: Q235-A (9)分馏塔外型:1台 含外型配管及阀门,阀门带联接法兰、紧固件和垫片.,4.成套设备供货范围,4.5FN-3000/2000Y型分馏塔系统 (10)分馏塔保冷箱:1组 尺寸: 4500500018500mm 重量: 49500Kg 主要材料: Q235-A (11)

14、分馏塔支架: 1组 包括:设备支架、阀门支架、管道支架 主要材料: Q235-A、0Cr18Ni9等 重量: 3700Kg (12)分馏塔楼梯平台: 1组 包括: 平台、楼梯、栏杆(符合最新标准) 主要材料: 碳钢型材、钢管等 重量: 3000Kg,4.成套设备供货范围,4.5FN-3000/2000Y型分馏塔系统 (13)分馏塔阀门及附件1组 包括: 保冷箱所有低温截止阀、吹除阀、安全阀等。阀均带联接法兰、紧固件和垫片。 1JJ25M DN25截止阀 6MJ40A DN40低温角式截 7MJB80 DN80低温角式截止阀 7MJB100 DN100截止阀 8MJA150 DN150低温角式截

15、止阀 8MJA250DN250低温角式截止阀 5LJ6ADN6低温节流阀 1JJ25AG DN25自动截止阀 Z41H-16CDN25截止阀 DN40截止阀 J41W-16PDN15截止阀 D371X-10DN200蜗轮传动蝶阀 A42Y-16P DN100安全阀 本系统阀门均配相应的法兰、螺栓、螺母、垫片。 (14)分馏塔系统管道及附件2000Kg 材料； LF2,4.成套设备供货范围,4.6PLPK-168/4.10.3型透平膨胀机组 4.6.1基本规格 流量: 10100m3/h 进口压力：0.41MPa(G) 出口压力:0.030MPa(G) 效率: 85% 制动方式:风机制动 4.6

16、.2主要供货内容 (1)膨胀机本体1台 (2)吸入滤清器1台 (3)机组内管道、阀门及附件一套,阀门带联接法兰、固件、垫片。 (4)制动风机消音器1台,4.成套设备供货范围,4.6PLPK-168/4.10.3型透平膨胀机组 1台 (5)喷嘴调节机构1套 (6)供油装置 1套 (7)备件1套 4.7PLPK-90/15.80.25型透平膨胀机组 1台 4.7.1基本规格 流量: 5400m3/h 进口压力: 1.58MPa(G) 出口压力: 0.025MPa(G) 效率: 85% 制动方式: 增压机制动,4.成套设备供货范围,4.6PLPK-168/4.10.3型透平膨胀机组 1台 4.7.2

17、主要供货内容 (1)膨胀机本体1台 (2) 增压机冷却器1台 (3)机组内管道、阀门及附件一套,阀门带联接法兰、固件、垫片。 (4)喷嘴调节机构 1套 (5)供油装置 1套 (6)备件 1套,5、电控系统设计及供货,电控系统的设计及供货本着先进性、可靠性的原则进行。 整套电控系统对电动机及主要电控设备采用控制。电量显示、信号指示与报警均实现。高、低压电控系统均采用回路供电，用户提供电源。 一、高压部分（JYN2-10，ZN28-10真空断路器） 1.1 高压进线柜 2台 1.2 高压互感器柜 2台 1.3 高压母联柜 1台 1.4 空压机柜(直接启动) 2台 1.5 氧压机柜(直接启动) 3台

18、 1.6 直流柜（镉镍电池） 1套 1.7 电抗器 QKSJ 1台 1.8 机旁操作箱 3面,5、电控系统设计及供货,二、低压系统 （GGD） 2.1 低压进线柜 2台 2.2 低压母联柜 1台 2.3 控制柜约6台 2.4 机旁操作箱1组 注：以上最终以设计为准。,6 仪控系统,6.1 设计原则 仪控系统的设计和供货以经济、可靠、稳定为原则，确保空分设备长期、安全的运行。 仪控系统采用DCS控制。设置中央控制室，在控制室内的DCS系统中对整套空分装置、包括空压机、氧气压缩机、氮气压缩机的各主要工艺参数、状态开关等的监视、控制、信号报警、机组的安全联锁保护等。并对外液化装置各参数的监控。 各个

19、转动机组，如空气压缩机、氧气压缩机、氮气压缩机则根据实际需要，除主要参数的监视、控制、联锁保护在中央控制室的DCS中进行外，还设置就地仪表盘，以便各个机组在就地启动时的需要，在机组正常运行时，只需对就地仪表盘进行巡视。,6 仪控系统,6.1 设计原则 根据工艺对操作监视的需要，在就地设置一些显示仪表，如温度、压力、流量、液位等，以满足用户对各现场设备的巡视需要。设置分析室的自动分析仪仪表盘和手动取样分析仪表盘，上面放置自动分析仪和手动分析取样阀。 6.2仪表的选型原则 仪表和DCS系统的设计选型和供货主要选用国内著名厂家，以质量稳定、性能可靠、在空分行业有丰富使用经验和业绩的产品为依据。 （1

20、）DCS系统选用浙大中控的JX-300XP系统。,6 仪控系统,6.2仪表的选型原则 （2）各个机组的就地仪表盘、自动分析仪表盘选用标准柜式仪表盘。 主要盘装仪表采用智能式数字显示仪。 压力变送器、差压变送器选用川仪生产的智能式系列产品，性能稳定、可靠。 （3）调节阀选用气动薄膜调节阀，国内配套，如浙江三方、瑞安、鞍山等在空分上有使用成熟经验的产品。 （4）自动分析仪配置有：产品氮自动分析仪、二氧化碳自动分析仪。 上述自动分析仪选用以使用可靠、精确、有成熟技术、有经验的国内著名厂家。 其它定期分析以手动取样分析为主。,6 仪控系统,6.2仪表的选型原则 （5）二位三通和二位五通电磁阀采用日本S

21、MC产品，性能可靠。 （6）一部分常规压力测量选用盘装式弹簧管压力表（Y-100ZT）、就地的压力测量采用普通弹簧管压力表，Y-100。 （7）就地的温度测量采用双金属温度计，WSS-411/401，一些易损仪表、元件，在设计和供货时均考虑适当的备件量。 （8）气体介质的流量测量采用标准流量孔板，水流量测量采用电磁流量计。其他未提及仪表的设计选型、供货均按照空分设备仪控系统的常规设计为标准，满足使用要求。,6 仪控系统,6.3DCS系统简述 本次为用户配置的DCS系统结构图如下所示：,6 仪控系统,6.3DCS系统简述 系统由一个控制站，二个操作站/工程师站，一面控制机柜组成。控制站电源卡件、

22、主控制卡、数据转发卡、Scnet网络均实现1：1热冗余，现场信号经端子进入过程控制站，通过DCS网络（Scnet）与操作站相连，实现了生产过程的监测与控制。 两台操作员站实现整个系统的状态监视、控制操作、数据管理等功能，通过设置密码限制不同级别人员操作。操作员站之间互为备用，只要任意一台操作员站正常，即可完成全功能操作。操作员既可通过键盘和鼠标实现软手操，自动操作和手动操作之间的切换是完全平衡、无扰动的。任意一台操作员站均可作为工程师站，同时用于系统组态、程序开发、数据库及画面的编辑和修改等工作； 一台打印机完成生产报表、报警记录、操作记录的打印及图形拷贝。 控制柜包括控制站电源、主控制卡、数

23、据转发卡、各类I/O卡件、通讯网络，完成数据采集、回路控制、顺序控制、联锁保护等功能。,6 仪控系统,6.4 仪控系统的供货范围 6.4.1工艺流程上所有标注的压力变送器、差压变送器、仪表调节阀、在线分析仪、测温铂热电阻、就地压力表、流量计、流量孔板、电磁阀等。主要有： 压力变送器差压变送器 80台 5/2、3/2电磁阀 （进口） 23台 调节阀(带成套安装法兰、过滤减压阀、电气定位器 ) 37台,6 仪控系统,6.4 仪控系统的供货范围 UPS 不间断电源(后备时间为30分钟进口产品)(进口) 1台 孔板 （配带法兰、不锈钢产品） 1套 轴位移检测仪 1套 分析仪表盘 2面 分析仪（视具体情况而定） 二氧化碳分析仪（