Den samlede prosessstrømmen til NewTek Group 40000m/t luftseparasjonsenhet forklarer virkningen av nitrogenplugging i argonsystemet til luftseparasjonsenheten på oppstrøms og nedstrøms prosesser, analyserer den viktigste årsaken til nitrogenplugging i argon -systemet, formulerer tilsvarende forebyggende enhet.
Nøkkelord:luftseparasjonsenhet; nitrogenplugging; Operasjonsprosessoptimalisering
Innhold
2.1 Analyse av årsakene til nitrogenplugging og behandlingstiltak
2.3 Behandlingstiltak etter nitrogenplugging
3.optimisering av driftsprosessen for å forhindre nitrogenplugging
1.Hva er nitrogenplugging
Nitrogenplugging er en vanlig feil i argonsystemer. I det rå Argon Tower Condensator av Argonsystemet, på grunn av overdreven nitrogeninnhold i rå argonfraksjon, vil en stor mengde nitrogen komme inn i rå argonkondensatoren gjennom boostertårnet sammen med rå argonfraksjon. Siden varmeoverføringstemperaturforskjellen på rå argonkondensatoren er designet i henhold til innholdet i rå argonfraksjonen, hvis en stor mengde nitrogen som kommer inn i rå argonkondensatoren ikke kan kondenseres, vil den gradvis samle seg i rå argonkondensatoren, forårsake den rågreffen til rå argonen til å bli liten og liten varme. Boostertårnet kan ikke vaske den rå argonfraksjonen uten rå væske argon som tilbakeløpsvæske, og argonfraksjonen refluks væske som går tilbake til destillasjonstårnet vil avta, og argonfraksjonsekstraksjonen vil også avta. Den stigende gasstrømmen i det rå argontårnet vil avta, noe som til slutt vil føre til flytende lekkasje på tårnplaten, forverring av destillasjonstilstanden til det rå argontårnet og dannelsen av nitrogenplugging.
40000 m/h Molekylær sil fullprosessjakke Komprimeringsprosess Luftseparasjonsenhet produsert av NewTek. Enheten er designet for å produsere 40000 m3/t oksygen, 80000 m3/t nitrogen og 1500 m3/t argon. Det er for tiden en av selskapets største oksygenforsyningsenheter, og utgjør 17% av den totale kapasiteten. Det er hovedsakelig ansvarlig for tilførsel av gasskilder for jernproduksjon, stålproduksjon, stålrulling og andre kraftsystemer.
22. mai 2023 hadde luftseparasjonsenheten en nitrogenplugg i Argon -systemet. Argoninnholdet i argongassen ved utløpet av det rå argontårnet var mindre enn 92%, og argonfraksjonsstrømningshastigheten falt fra den opprinnelige 31000 m3/t til 13 000 m3/t. Etter at feilen oppsto, unngikk operatøren effektivt svingninger i renheten av oksygen og nitrogen ved å redusere mengden oksygen (fra 40000 m/t til 36000 m3/t), for å kontrollere ventilen for flytende luft for å komme inn i rå argon kondensator (for å unngå store svingninger i den argonfraksjonsstrømmen) og åpner CRUD -krangen.
Klokka 15:10 30. juni 2023 overvåket Argon -innholdsanalysetabellen ved utløpet av det rå Argon II -tårnet til nr. 9 Air Separation -enheten at renheten i rå argon begynte å falle fra 98,6%, og falt til 97,06% på 15:38. Klokka 16:12 justerte personellet på vakt renheten av rå argon til normal renhet (over 98,7%) gjennom drift. Hovedårsaken til nitrogenet plugging denne gangen: Argonfraksjonen ble kontrollert til 11%~ 12%, og den kontrollerte argonfraksjonen var høy og varte i lang tid. Den rå argonstrømningshastigheten på 1550 m/t er sjelden, og den skal kontrolleres rundt 1600 m/t. Det flytende luftnivået til den rå argonkondensatoren er 298 mm, og kondensatoren har en stor kjølekapasitet, noe som fører til at argonfraksjonsstrømningshastigheten øker, men den rå argonstrømningshastigheten endres ikke. Nitrogenkomponenten i argonfraksjonen akkumuleres i den rå argonkondensatoren til rå argonkondensatoren ikke kan fungere normalt, og nitrogenplugging oppstår. Som svar på disse to feilene vurderte teknikere om det er mulig å effektivt kontrollere nitrogeninnholdet som kommer inn i det rå argontårnet gjennom optimaliserte operasjoner for å forhindre forekomst av nitrogenplugging i det rå argontårnet. Etter å ha søkt i relevant innenlandsk litteratur, er de fleste av dem imidlertid introduksjoner til operasjonene etter nitrogenplugging, og det er få studier om forebygging av nitrogenplugging. Derfor er det nødvendig å utføre forskning på dette arbeidet.
2. Process Flow
Etter at den rå luften har passert gjennom et selvrensende luftfilter for å fjerne støv og mekaniske urenheter, komprimeres det til omtrent 0. 48MPa av den integrerte maskinen, vasket og avkjølt av det førkjølende systemet, og går deretter inn i rensingssystemet til å fjerne det å fjerne urenheter (H2O. Deretter er luften delt inn i to stier, en kommer inn i hovedvarmeveksleren, og kommer inn i det nedre tårnet etter varmeutveksling med refluks -skitten nitrogen, rent nitrogen, oksygen og flytende argon; Den andre kommer inn i det øvre tårnet etter utvidelse og kjøling av utvidelsen. Etter kontinuerlig masseoverføring og varmeoverføring genereres rent flytende oksygen i bunnen av det øvre tårnet og gassnitrogen genereres øverst.
En strøm av argonfraksjonsgass trekkes fra en passende posisjon i bunnen av det øvre tårnet og sendt til det rå argonet i tårnet for destillasjon for å redusere oksygeninnholdet, og deretter blir gassen trukket fra toppen av det rå argon i tårnet sendt til det rå argon II -tårnet for dyp argon og oksygen -separasjon. Toppen av det rå argon Tower II er utstyrt med en kondensatorfordamper, som bruker den flytende luft trukket ut fra underkjøleren som en kald kilde. Det meste av rå argongass kan brukes som tilbakeløpsvæsken i det rå argontårnet etter å ha blitt kondensert av kondensatorfordamperen. Den gjenværende delen er destillert av det rå argontårnet II. Rå argongass med et oksygeninnhold i<2x106 is obtained at the top of the crude argon tower II and sent to the pure argon tower. High-purity refined liquid argon is obtained at the bottom of the pure argon tower and is drawn out of the cold box as the product liquid argon.
Oksygen brukes som oksygenanriket forbrenning i masovner og oksygen for smelting av omformer; Nitrogen brukes som instrumentkraftgassskilde og beskyttelsesgass, og brukes også til omformersvelling, osv.; Argon brukes hovedsakelig til å smelte høye etterspørsel av stålvarianter. Flytende produkter eksporteres i henhold til markedsforhold.
Figur 1 Forenklet prosessstrømdiagram over argonsystemet til luftseparasjonsenheten
2.1 Analyse av årsakene til nitrogenplugging og behandlingstiltak
Det rå argontårnet er delt inn i rå argontårn I og rå argon tårn II. Rå argontårn I er for foreløpig separasjon av oksygen og argon, og rå argontårn II er for endelig separasjon av oksygen og argon. Prosessflytskjemaet for Argonsystemet er vist i figur 1. brøkdel. Hvis nitrogeninnholdet i argonfraksjonen er for høyt, vil nitrogenplugging oppstå i argonsystemet. Når nitrogenplugging oppstår, bør utladningsventilen på kondenseringssiden av det rå argontårnkondensatoren åpnes i tide for å tømme nitrogenkomponentene som er akkumulert på kondenseringssiden i tid. Hvis det er en svak nitrogenplugging, kan denne operasjonen raskt gjenopprette det rå argontårnet til det normale.
2.2 Effekt av nitrogenplugg
For det første, når nitrogeninnholdet i det rå Argon II -tårnkondensatoren øker, vil varmeutvekslingstemperaturforskjellen i den rå Argon II -tårnkondensatoren avta, varmebelastningen vil avta, fordampningen av flytende luft vil også avta, og mengden flytende luft som kommer inn i rå Argon II Tower -kondensatoren vil også redusere. Den rå Argon II Tower kondensator flytende luftinnløpsventil vil være lukket, noe som resulterer i en økning i mengden flytende luft i det nedre tårnet, en økning i mengden flytende luft som går til det øvre tårnet, og det øvre tårnet flytende luftgassventil vil bli åpnet. Refluks -forholdet til det øvre tårnet i fraksjonstårnet vil øke, og oksygenens renhet for produktet vil avta.
For det andre vil mengden av rå argon kondensert i det rå Argon II -tårnet avta, trykket i tårnet vil øke, motstanden vil avta, og mengden av argonfraksjon utvunnet fra det øvre tårnet i fraksjonstårnet og dermed øke den stigende gassvolumet over argonfraksjonsutvinningen av den øvre rollen av rekken av den øvre rekken av den øvre tårnet for å øke den rekkende rekken av den øvre rekken av den rekkende rekken av den øvre rekken av den øvre tårnet av det øvre tårnet av det øvre tårnet for fraksjonstårnet, og mengden av den øvre rekken av det øvre tårnet av det øvre tårnet av det øvre tårnet av det øvre tårnet av det øvre tårnet av det øvre tårnet av det rå fraksjonstårnet, vil redusere,. Produktnitrogen.
Til slutt, siden det rå Argon II -tårnet ikke kan fungere normalt og varmeutvekslingseffekten forverres, vil argonfraksjonsstrømmen som kommer inn i argon -systemet gradvis avta til det når null, og det raffinerte argon -systemet vil avslutte driften, noe som får produktets flytende argon til å avta eller stoppe å produsere. I alvorlige tilfeller vil det også føre til abnormiteter i det rå argonsystemet og svingninger i driftsforholdene i destillasjonstårnet, noe som påvirker renheten og produksjonen av produktet oksygen og nitrogen.
2.3 Behandlingstiltak etter nitrogenplugging
Det er tre hovedbehandlingsmetoder for nitrogenplugging forårsaket av forskjellige årsaker.
1) Reduser oksygenekstraksjonsvolumet til 34, 000 ~ 37, 000 m3/t, reduser deretter åpningen av flytende luftinnløpsreguleringsventilen til den rå Argon II -tårnkondensatoren, reduser argonfraksjonen og den mengden av nitrogen -komponenter. På dette tidspunktet bestemmes åpningsstørrelsen til hver prosessventil av graden av nitrogenplugging, og oppmerksomhet bør rettes mot renheten til produktnitrogenet. Hvis nitrogenkvaliteten ikke oppfyller kravene, må den trekkes tilbake fra nitrogenrørledningsnettverket, og så startes væskesystemet å supplere i henhold til hovedlinjeproduksjonen og balansen i nitrogenrørledningen. Etter at Argon -systemet går tilbake til det normale, justeres nitrogenkvaliteten.
2) Kontroller væskeluftrinnen ved å justere åpningen av den øvre tårn flytende nitrogen gassventil. Hvis renheten i flytende luft er for lav, betyr det at tilbakeløpsforholdet til det nedre tårnet i fraksjonstårnet øker, og mengden flytende nitrogen som strømmer nedstrøms er for mye. Det er nødvendig å åpne det øvre tårnet flytende nitrogengassventil for å sende overflødig flytende nitrogen til det øvre tårnet eller væsken nitrogenlagringstank, redusere tilbakeløpsforholdet til det nedre tårnet og øke renhet av flytende luft. Etter at renheten i flytende luft øker, på grunn av reduksjonen i nitrogenkomponenten i flytende luft, reduseres varmebelastningen til det rå Argon II -tårnkondensatoren ved samme flytende luftnivå. Derfor er det nødvendig å åpne åpningen av flytende luftinnløpsventilen til den rå Argon II -tårnkondensatoren for å sikre utvinning av argonfraksjonsstrømmen.
3) Ved å redusere det flytende luftnivået til rå Argon II -tårnkondensatoren og redusere varmebelastningen til rå Argon II Tower Condensator, er det mulig å kontrollere mengden argonfraksjonsekstraksjon og redusere nitrogenkomponentinnholdet som kommer inn i det rå argontårnet. Å øke mengden av rå argonstrøm på riktig måte kan gjøre at nitrogenkomponentinnholdet i det rå argontårnet tas ut mer, og reduserer dermed akkumulering av nitrogeninnhold i det rå argontårnet. Å redusere mengden oksygen som er tatt ut og øke mengden nitrogen som er tatt ut, kan bevege det argonrike området i hovedtårnet oppover, redusere argonkomponentinnholdet i argonfraksjonen og redusere nitrogenkomponentinnholdet.
Fra analysen ovenfor kan det sees at hovedårsaken til nitrogenplugging av det rå argontårnet er at nitrogenkomponentinnholdet i argonfraksjonen som kommer inn i det rå argontårnet øker, noe som fører til at temperaturforskjellen på den rå Argon II -tårnet kondensatoren reduseres, og varmebelastningen for å redusere til den ikke kan fungere. Derfor er den tekniske nøkkelen til å forbedre dette problemet å redusere dette problemet.
3 Optimalisering av driftsprosessen for å forhindre nitrogenplugging
Luftseparasjonsenheten nr. 9 overvåker indirekte nitrogeninnholdet i rå argongass ved å overvåke argoninnholdet i rå argongassen, og guider personellet til å operere. Den viktigste måten for denne store luftseparasjonsenheten for å forhindre at nitrogenplugging av det rå argontårnet er å justere åpningen av den flytende luftinnløpsreguleringsventilen til rå Argon II Tower Condensator i henhold til argoninnholdet i argonfraksjonen, slik at argonfraksjonen i argonens rå argonmengde.
Arbeidsparametrene for å forhindre nitrogenplugging i det rå argontårnet er vist i tabell 1.
| Tabell 1 Driftsparametere for å forhindre nitrogenplugging av rå argontårn | |||
| Argonfraksjon Argoninnhold/% | Flytende luftregulerende ventilåpning/% | Argon brøkstrømningshastighet/m³ | Rå argonvolum/(m³/h) |
| 11.5~12.5 | 20.5~20.8 | 26000~29000 | 1700 |
| 11.5~12.5 | 20.3~20.6 | 25000~27000 | 1600 |
| 11.0~12.0 | 20.0~20.5 | 24000~26000 | 1500 |
| 10.5~11.0 | 19.5~20.0 | 22000~24000 | 1400 |
| 10.0~10.5 | 19.0~19.5 | 21000~23000 | 1300 |
| 10.0~10.5 | 18.5~19.0 | 20000~22000 | 1200 |
| 9.5~10.5 | 18.0~18.5 | 19000~21000 | 1100 |
| 9.0~10.0 | 17.5~18.0 | 18000~20000 | 1000 |
3.1 Driftsmetode
1) Ved daglig drift, hvis argoninnholdet i argonfraksjonen overstiger referanseområdet, juster du først åpningen av det nedre tårnet flytende luftgassventil for å øke det øvre tårnet refluksforholdet, og argonfraksjonsstrømningshastigheten vil være mindre enn referanseverdien. For det andre, juster den rå argonbeløpet til å være større enn referanseverdien. Hvis åpningen av det nedre tårnet flytende luftgassventilen overstiger referanseområdet, kan du justere det flytende luftnivået til rå Argon II Tower Condensator for å returnere åpningen av flytende luftinnløpsventilen til rå Argon II Tower Condensator til det normale referanseområdet. Hvis det rå argonbeløpet overstiger referanseområdet, juster det rå argonbeløpet som kommer inn i den flytende for å returnere det rå argonbeløpet til det normale referanseområdet.
2) For å forhindre overdreven oksygenekstraksjon fra produktet, kan en øvre grense alarmverdi legges til produktet oksygenekstraksjon i DCS -systemet. Denne verdien kan økes med 1000m3/t basert på driftsverdien til produktets oksygenutgang i henhold til arbeidsforholdene i skiftet. Når systemet alarmer, må operatøren bestemme årsaken til overgrensen basert på arbeidsforholdene, gjenopprette oksygenutgangen til den opprinnelige verdien i tid, og redusere åpningen av flytende luftinnløpsventilen til den rå Argon II Tower Condensator. Etter at argonfraksjonen er normal, må du justere åpningen av flytende luftinnløpsventilen til den rå Argon II -tårnkondensatoren tilbake til referanseverdien.
3) Når renheten i flytende luft er for lav, er det nødvendig å øke åpningen av det øvre tårnet flytende nitrogengassventil, juster væskelavstanden, reduser åpningen av den rå Argon II Tower Condensator flytende luftinnløpsventilen, stabiliser Argon -fraksjonsstrømningshastigheten innenfor referanseverdien, og reduser ARGON -systembelastningen.
4) Sammenlignet med ovennevnte operasjoner er variabel belastningsdrift mer komplisert. Generelt sett er Expander -systemet, hovedvarmevekslersystemet, fraksjonstårnsystemet og Argon -systemet designet for variabel belastningsdrift av luftseparasjonsenhet for det meste flytende oksygenarbeidsforhold, noe som krever å øke utvidelsesvolumet, øke kjølekapasiteten til luftseparasjonsenheten og konvertere overflødige gassprodukter, men denne prosessen vil føre til endringer i flere parametere. Nøkkelfaktoren som påvirker belastningsreduksjonsoperasjonen er den øvre tårnvæske nitrogen gassventilen, som er en presisjonsventil som brukes til å justere nedstrømsvæsken til det øvre tårnet, og kan også bruke gasseffekten for kjøling. Ventiltilbehøret, inkludert ventilkroppen og aktuatoren, importeres, spesielt posisjoneren i aktuatoren er en nøkkelkomponent, og åpningen påvirker direkte hovedtårnets arbeidstilstand, og påvirker deretter renheten til hvert medium produkt. Siden det øvre tårnet væske nitrogen gassventilen er plassert nær toppen av det øvre tårnet, blir en del av den flytende nitrogenet som passerer gjennom gassventilen fordampet, og reduserer nitrogentemperaturen ytterligere og gir en del av kjølekapasiteten. Derfor må det øvre tårnet flytende nitrogengassventil settes som en høyfølsomhetsventil. Når det endres fra stabile arbeidsforhold til andre arbeidsforhold, skal åpningsjusteringsbeløpet ikke overstige 0. 2 grad hver gang. Hvis ventiljusteringen overstiger 0. 2 grad, vil nitrogen -renheten forverres. Når det flytende nitrogenet som går til det øvre tårnet avtar, vil væskens nitrogen kokt opp til det nedre tårnet øke. I tillegg er luftfuktighetsinnholdet i det nedre tårnet stort, og renheten i flytende luft vil øke. For å sikre den stabile driften av Argonsystemet, må åpningen av den rå Argon II Tower Condensator flytende luftinnløpsventil justeres for å være litt mindre enn referanseverdien. Når den flytende oksygenutgangen øker, vil utgangen fra andre produktmedier avta.
3.2 Søknadseffekt
Ulike gassprodukter produsert av luftseparasjonsenheter blir ofte ventilert i store mengder på grunn av dalperioden med gassforbruk. Hvis de ikke kan justeres i tid i henhold til endringer i brukerens etterspørsel, vil det føre til en ubalanse i tilbudet og etterspørselen av gassprodukter og forårsake sløsing med ressurser. Nedstrøms fordampningsenhet påvirkes av faktorer som kobling av kulltype, reversering av ovn og belastningsjustering, og oksygenforbruket endres ofte. For å opprettholde stabiliteten til rørledningstrykket, prioriterer luftseparasjonsenheten nr. 9 til den generelle belastningsendringen av luftseparasjonsenheten og belastningsendringsoperasjonen av Argonsystemet for å oppfylle de økonomiske driftskravene under ubalansert oksygenforbruk av hovedlinjenheten. I operasjonen for å forhindre nitrogenplugging falt ikke produktrensheten og utgangen under standarden. På grunnlag av å møte brukerbehov, kan de overskytende flytende produktene også eksporteres, noe som forbedrer den uavhengige driftsevnen.
4 Konklusjon
Gjennom anvendelse og implementering av en serie optimaliserte driftsplaner, har NewTek Air Separation Unit oppnådd gode resultater i å forhindre nitrogenplugging i Argon-systemet, det rå argontårnet til Argonsystem
