항저우 누주오 테크놀로지 그룹 유한회사

KDON-32000/19000 공기 분리 장치는 연간 20만 톤 규모의 에틸렌 글리콜 프로젝트를 지원하는 주요 공공 설비입니다. 이 장치는 주로 가압 가스화 장치, 에틸렌 글리콜 합성 장치, 황 회수 및 폐수 처리 시설에 원료 수소를 공급하고, 에틸렌 글리콜 프로젝트의 각 설비에 시동 퍼지 및 밀봉을 위한 고압 및 저압 질소를 공급하며, 설비 공기 및 계측용 공기도 공급합니다.

중국 누주오(NUZHUO) 질소 극저온 플랜트, 공기 분리 장치, N2 발생기 시스템, 극저온 산소 플랜트, 액체 연료 제조 및 공급업체 | 누주오

A. 기술적 프로세스

KDON32000/19000 공기 분리 장비는 뉴드래프트(Newdraft)에서 설계 및 제조했으며, 완전 저압 분자 흡착 정화, 공기 부스터 터빈 팽창 메커니즘 냉각, 제품 산소 내부 압축, 저압 질소 외부 압축 및 공기 부스터 순환의 공정 흐름 방식을 채택하고 있습니다. 하부 타워는 고효율 체판 타워를, 상부 타워는 구조화 패킹과 완전 증류 무수소 아르곤 생산 공정을 채택하고 있습니다.

흡입구를 통해 유입된 원공기는 자가 세척 공기 필터를 통해 먼지와 기타 기계적 불순물을 제거합니다. 필터를 통과한 공기는 원심 압축기로 들어가 압축된 후 냉각탑으로 유입됩니다. 냉각 과정에서 물에 쉽게 용해되는 불순물도 함께 제거됩니다. 냉각탑을 나온 공기는 분자체 정화기로 들어가 작동 및 재생 과정을 거칩니다. 분자체 정화기는 작동 모드와 재생 모드의 두 가지 모드로 작동 및 재생이 동시에 진행됩니다. 정화기의 작동 주기는 약 8시간이며, 각 정화기는 4시간마다 한 번씩 작동 및 재생되며, 자동 전환은 프로그램 편집을 통해 제어됩니다.

분자체 흡착기를 통과한 공기는 세 갈래로 나뉩니다. 한 갈래는 공기 분리 장비의 계측 공기로 직접 추출되고, 다른 한 갈래는 저압 판형 열교환기로 들어가 환류 오염 암모니아에 의해 냉각된 후 하부 타워로 들어갑니다. 나머지 한 갈래는 공기 부스터로 이동하여 부스터의 1차 압축 후 두 갈래로 나뉩니다. 한 갈래는 직접 추출되어 감압 후 시스템 계측 공기 및 장치 공기로 사용되고, 다른 한 갈래는 부스터에서 계속 가압된 후 2차 압축 후 다시 두 갈래로 나뉩니다. 한 갈래는 추출되어 상온으로 냉각된 후 터빈 팽창기의 가압단으로 이동하여 추가 가압을 거치고, 고압 열교환기를 통해 추출되어 팽창기로 들어가 팽창 및 작동됩니다. 팽창된 습공기는 기액 분리기로 들어가고, 분리된 공기는 하부 타워로 들어갑니다. 기체-액체 분리기에서 추출된 액체 공기는 액체 공기 환류액으로 하부 증류탑으로 유입되고, 나머지 흐름은 부스터에서 가압되어 최종 압축 단계로 이동한 후 냉각기에서 상온으로 냉각되어 고압 판형 열교환기로 들어가 액체 산소 및 환류 오염 질소와 열교환을 합니다. 이 고압 공기 중 일부는 액화되어 액체 공기가 됩니다. 열교환기 하단에서 추출된 액체 공기는 스로틀링을 거쳐 하부 증류탑으로 유입됩니다. 하부 증류탑에서 1차 증류를 통해 희박 액체 공기, 산소 풍부 액체 공기, 순수 액체 질소 및 고순도 암모니아를 얻습니다. 희박 액체 공기, 산소 풍부 액체 공기 및 순수 액체 질소는 냉각기에서 과냉각된 후 스로틀링을 통해 상부 증류탑으로 유입되어 추가 증류를 진행합니다. 상부탑 하단에서 얻은 액체 산소는 액체 산소 펌프로 압축된 후 고압 판형 열교환기에서 재가열되어 산소 배관망으로 공급됩니다. 하부탑 상단에서 얻은 액체 질소는 추출되어 액체 암모니아 저장 탱크로 보내집니다. 하부탑 상단에서 얻은 고순도 암모니아는 저압 열교환기에서 재가열된 후 암모니아 배관망으로 공급됩니다. 상부탑 상단에서 얻은 저압 질소는 저압 판형 열교환기에서 재가열된 후 콜드박스를 빠져나와 질소 압축기에서 0.45MPa로 압축된 후 암모니아 배관망으로 공급됩니다. 상부탑 중간 부분에서 일정량의 아르곤 분획이 추출되어 조 제논탑으로 보내집니다. 조 제논 분획은 조 아르곤탑에서 증류되어 조 액체 아르곤을 얻고, 이는 정제 아르곤탑 중간 부분으로 보내집니다. 정제된 아르곤 증류탑에서 증류 과정을 거친 후, 탑 하단에서 정제된 액체 제논이 얻어집니다. 불순물이 섞인 암모니아 가스는 상부 탑 상단에서 배출되어 냉각기, 저압 판형 열교환기 및 고압 판형 열교환기를 거쳐 재가열된 후 콜드 박스를 빠져나와 두 부분으로 나뉩니다. 한 부분은 분자체 정화 시스템의 증기 가열기로 들어가 분자체 재생 가스로 사용되고, 나머지 불순물이 섞인 질소 가스는 수냉식 탑으로 보내집니다. 액체 산소 예비 시스템을 가동해야 할 경우, 액체 산소 저장 탱크의 액체 산소는 조절 밸브를 통해 액체 산소 기화기로 전환되어 저압 산소를 얻은 후 산소 배관망으로 공급됩니다. 액체 질소 비상 시스템을 가동해야 할 경우, 액체 질소 저장 탱크에 있는 액체 암모니아가 조절 밸브를 통해 액체 산소 기화기로 전환된 후, 암모니아 압축기에 의해 압축되어 고압 질소와 저압 암모니아를 얻고, 이들을 질소 배관망으로 공급합니다.

B. 제어 시스템

공기 분리 장비의 규모와 공정 특성에 따라 DCS 분산 제어 시스템을 채택하고, 국제적으로 인정받는 첨단 DCS 시스템, 제어 밸브 온라인 분석기 및 기타 측정 및 제어 구성 요소를 결합하여 사용합니다. 이를 통해 공기 분리 장치의 공정 제어를 완벽하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 사고 발생 시 장치 정지 시 모든 제어 밸브를 안전 위치로 이동시키고 해당 펌프를 안전 연동 상태로 전환하여 공기 분리 장치의 안전을 확보할 수 있습니다. 대형 터빈 압축기 장치는 ITCC 제어 시스템(터빈 압축기 장치 통합 제어 시스템)을 사용하여 장치의 과속 트립 제어, 비상 차단 제어 및 서지 방지 제어 기능을 구현하고, 하드웨어 배선 및 통신 방식을 통해 DCS 제어 시스템으로 신호를 전송할 수 있습니다.

C. 공기 분리 장치의 주요 모니터링 지점

저압 열교환기에서 나오는 생산 산소 및 질소 가스의 순도 분석, 하부탑 액체 공기의 순도 분석, 하부탑 순수 액체 질소 분석, 상부탑에서 나오는 가스의 순도 분석, 서브쿨러로 들어가는 가스의 순도 분석, 상부탑 액체 산소의 순도 분석, 원유 응축기 환류 액체 공기 정유량 밸브 후단의 온도, 증류탑 기액 분리기의 압력 및 액면 표시, 고압 열교환기에서 나오는 불순물 질소 가스의 온도 표시, 저압 열교환기로 들어가는 공기의 순도 분석, 고압 열교환기에서 나오는 공기 온도, 열교환기에서 나오는 불순물 암모니아 가스의 온도 및 온도차, 상부탑 제논 분획 추출 포트의 가스 분석: 이 모든 것은 시동 및 정상 작동 중에 데이터를 수집하기 위한 것으로, 공기 분리 장치의 작동 조건을 조정하고 공기 분리 장비의 정상 작동을 보장하는 데 도움이 됩니다. 주 냉각부의 아산화질소 및 아세틸렌 함량 분석, 그리고 부스터 공기의 수분 함량 분석: 수분을 함유한 공기가 증류 시스템으로 유입되어 응고되거나 열교환기 통로를 막아 열교환기 면적과 효율에 영향을 미치는 것을 방지하기 위함입니다. 또한, 주 냉각부에 아세틸렌이 일정량 이상 축적되면 폭발할 수 있습니다. 액체 산소 펌프 샤프트 씰 가스 유량 및 압력 분석, 액체 산소 펌프 베어링 히터 온도, 래버린스 씰 가스 온도, 팽창 후 액체 공기 온도, 팽창기 씰 가스 압력, 유량, 차압 표시, 윤활유 압력, 오일 탱크 레벨 및 오일 쿨러 후면 온도, 터빈 팽창기 팽창단, 부스터단 오일 유입 유량, 베어링 온도, 진동 표시: 이 모든 것은 터빈 팽창기와 액체 산소 펌프의 안전하고 정상적인 작동을 보장하고, 궁극적으로 공기 분별 증류의 정상적인 작동을 보장하기 위한 것입니다.

분자체 가열 주압력, 유량 분석, 분자체 공기(오염 질소) 유입 및 유출 온도, 압력 표시, 분자체 재생 가스 온도 및 유량, 정화 시스템 저항 표시, 분자체 유출 압력차 표시, 증기 유입 온도, 압력 표시 경보, 재생 가스 유출 히터 H2O 분석 경보, 응축수 유출 온도 경보, 공기 유출 분자체 CO2 분석, 공기 유입 하부 타워 및 부스터 유량 표시: 분자체 흡착 시스템의 정상적인 스위칭 작동을 보장하고 콜드 박스로 유입되는 공기의 CO2 및 H2O 함량이 낮은 수준인지 확인합니다. 계측 공기 압력 표시: 공기 분리용 계측 공기와 배관망에 공급되는 계측 공기의 압력이 0.6MPa(G)에 도달하여 생산이 정상적으로 작동하는지 확인합니다.

D. 공기 분리 장치의 특징

1. 공정 특성

에틸렌 글리콜 프로젝트의 높은 산소 압력으로 인해 KDON32000/19000 공기 분리 장비는 공기 가압 사이클, 액체 산소 내부 압축 및 암모니아 외부 압축 공정을 채택합니다. 즉, 공기 가압기 + 액체 산소 펌프 + 가압 터빈 팽창기를 열교환기 시스템과 결합하여 외부 가압 공정의 산소 압축기를 대체합니다. 이를 통해 외부 압축 공정에서 산소 압축기 사용으로 인한 안전 위험을 줄입니다. 동시에, 주 냉각을 통해 추출되는 대량의 액체 산소는 주 냉각 액체 산소에 탄화수소가 축적될 가능성을 최소화하여 공기 분리 장비의 안전한 운전을 보장합니다. 내부 압축 공정은 투자 비용이 낮고 구성이 더욱 합리적입니다.

2. 공기 분리 장비의 특징

자가 세척 공기 필터는 자동 제어 시스템을 갖추고 있어 역세척 시간을 자동으로 설정하고 저항 크기에 따라 프로그램을 조정할 수 있습니다. 예냉 시스템은 고효율 저저항 랜덤 패킹 타워를 채택하고, 액체 분배기는 새롭고 효율적인 첨단 분배기를 사용하여 물과 공기의 완전한 접촉을 보장할 뿐만 아니라 열 교환 성능도 향상시킵니다. 상단에는 와이어 메쉬 제습기가 설치되어 공기 냉각탑에서 배출되는 공기에 수분이 포함되지 않도록 합니다. 분자체 흡착 시스템은 장주기 이중층 정화 방식을 채택합니다. 스위칭 시스템은 무충격 스위칭 제어 기술을 적용하고, 특수 증기 히터를 사용하여 재생 단계에서 가열 증기가 오염된 질소 측으로 누출되는 것을 방지합니다.

증류탑 시스템의 전체 공정은 국제적으로 인정받는 ASPEN 및 HYSYS 소프트웨어 시뮬레이션 계산을 통해 분석되었습니다. 하부탑은 고효율 체판탑을, 상부탑은 일반 충전탑을 채택하여 장치의 추출률을 확보하고 에너지 소비를 줄였습니다.

E. 에어컨 차량의 하역 및 적재 과정에 대한 논의

1. 공기 분리 시작 전 충족해야 할 조건:

시작하기 전에 시동 절차 및 비상 사고 처리 등을 포함한 시동 계획을 수립하고 작성하십시오. 시동 절차 중 모든 작업은 현장에서 수행해야 합니다.

윤활유 시스템의 세척, 플러싱 및 시험 운전이 완료되었습니다. 윤활유 펌프를 가동하기 전에 오일 누출을 방지하기 위해 실링 가스를 주입해야 합니다. 먼저 윤활유 탱크의 자체 순환 여과를 실시해야 합니다. 일정 수준의 청결도에 도달하면 오일 파이프라인을 연결하여 플러싱 및 여과를 진행하되, 압축기 및 터빈에 들어가기 전에 필터지를 삽입하고 지속적으로 교체하여 장비로 유입되는 오일의 청결도를 유지해야 합니다. 공기 분리 장치의 순환수 시스템, 세척 시스템 및 배수 시스템의 플러싱 및 시운전이 완료되었습니다. 설치 전에 공기 분리 장치의 산소 농축 파이프라인은 탈지, 산세척 및 부동태화 처리를 한 후 실링 가스를 주입해야 합니다. 공기 분리 장비의 파이프라인, 기계, 전기 및 계측기(분석 기기 및 계량 기기 제외)는 설치 및 교정을 완료하여 적합 판정을 받았습니다.

모든 작동 중인 기계식 워터 펌프, 액체 산소 펌프, 공기 압축기, 부스터, 터빈 팽창기 등은 시동 조건을 갖추고 있으며, 일부는 단일 기계에서 먼저 테스트해야 합니다.

분자체 전환 시스템은 시동 조건을 충족했으며, 분자체 전환 프로그램은 정상 작동이 확인되었습니다. 고압 증기 배관의 가열 및 퍼징이 완료되었습니다. 예비 계측 공기 시스템이 가동되어 계측 공기 압력을 0.6MPa(G) 이상으로 유지하고 있습니다.

2. 공기 분리 장치 배관 퍼지

증기 터빈, 공기 압축기 및 냉각수 펌프의 윤활유 시스템과 밀봉 가스 시스템을 가동하십시오. 공기 압축기를 가동하기 전에 공기 압축기의 벤트 밸브를 열고 공기 냉각탑의 공기 흡입구를 막음판으로 밀봉하십시오. 공기 압축기 배출관 퍼지 후, 배기 압력이 정격 배기 압력에 도달하고 배관 퍼지 목표가 충족되면 공기 냉각탑 입구 배관을 연결하고 공기 예냉 시스템을 가동합니다(퍼지 전에는 공기 냉각탑 패킹을 채우지 않아야 하며, 공기 흡입 분자체 흡착기 입구 플랜지를 분리해야 합니다). 목표가 충족될 때까지 기다린 후 분자체 정화 시스템을 가동합니다(퍼지 전에는 분자체 흡착기 흡착제를 채우지 않아야 하며, 공기 흡입 냉각 상자 입구 플랜지를 분리해야 합니다). 목표가 충족될 때까지 공기 압축기를 정지한 후, 공기 냉각탑 패킹과 분자체 흡착제를 채우고 필터, 증기 터빈, 공기 압축기, 공기 예냉 시스템, 분자체 흡착 시스템을 재가동합니다. 재생, 냉각, 압력 상승, 흡착 및 압력 하강 과정을 거쳐 최소 2주간 정상 운전합니다. 일정 시간 가열 후, 분자체 흡착기 후단의 공기 배관과 분별탑 내부 배관을 블로우오프할 수 있습니다. 여기에는 고압 열교환기, 저압 열교환기, 공기 부스터, 터빈 팽창기 및 공기 분리탑 장비가 포함됩니다. 분자체 정화 시스템으로 유입되는 공기 흐름을 제어하여 분자체 저항이 과도해져 베드층이 손상되는 것을 방지해야 합니다. 분별탑에 공기를 불어넣기 전에 분별탑 냉각실로 들어가는 모든 공기 배관에 임시 필터를 설치하여 먼지, 용접 슬래그 및 기타 불순물이 열교환기로 유입되어 열교환 효율에 영향을 미치는 것을 방지해야 합니다. 터빈 팽창기와 액체 산소 펌프에 공기를 불어넣기 전에 윤활유 및 밀봉 가스 시스템을 가동해야 합니다. 터빈 팽창기의 노즐을 포함한 공기 분리 장비의 모든 가스 밀봉 지점을 닫아야 합니다.

3. 공기 분리 장치의 냉각 및 최종 시운전

콜드박스 외부의 모든 배관은 공기 분사기로 먼지를 제거하고, 콜드박스 내부의 모든 배관과 장비는 가열 후 공기 분사기로 먼지를 제거하여 냉각 조건을 충족시키고 베어 쿨링 테스트를 준비합니다.

증류탑 냉각이 시작되면 공기 압축기에서 배출되는 공기가 증류탑 내부로 완전히 유입되지 않습니다. 과잉 압축 공기는 벤트 밸브를 통해 대기 중으로 배출되어 공기 압축기 토출 압력이 일정하게 유지됩니다. 증류탑 각 부분의 온도가 점차 낮아짐에 따라 흡입되는 공기량이 점차 증가합니다. 이때 증류탑의 환류 가스 일부는 수냉탑으로 보내집니다. 각 부분의 온도가 균일하게 유지되도록 냉각 과정은 평균 냉각 속도 1~2℃/h로 천천히 그리고 고르게 진행해야 합니다. 냉각 과정 동안 가스 팽창기의 냉각 용량은 최대로 유지되어야 합니다. 주 열교환기의 저온부 공기 온도가 액화 온도에 가까워지면 냉각 단계가 종료됩니다.

콜드박스의 냉각 단계를 일정 시간 동안 유지하면서 각종 누출 및 미완성 부품을 점검하고 수리합니다. 그런 다음 기계를 단계적으로 정지시키고 콜드박스에 진주 모래를 투입합니다. 투입 후 공기 분리 장비를 단계적으로 가동하고 다시 냉각 단계로 들어갑니다. 공기 분리 장비를 가동할 때 분자체 재생 가스는 분자체로 정화된 공기를 사용합니다. 공기 분리 장비가 가동되고 재생 가스가 충분하면 오염된 암모니아 유로를 사용합니다. 냉각 과정 동안 콜드박스 내부 온도는 점차 낮아집니다. 콜드박스 내 음압 발생을 방지하기 위해 콜드박스 암모니아 충전 시스템을 적시에 개방해야 합니다. 콜드박스 내부 장비가 더욱 냉각되면 공기가 액화되기 시작하고 하부탑에 액체가 나타나기 시작하며 상하탑의 증류 공정이 시작됩니다. 그런 다음 밸브를 하나씩 천천히 조정하여 공기 분리가 정상적으로 작동하도록 합니다.

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