Konstruktion des Prozessflussmodells der Luftrenneinheit

1.1 Prozessfluss
Eine Gasproduktionsanlage verwendet eine kryogene Luftabschalteinheit von 60.000 m3/h. Im tatsächlichen Produktionsprozess tritt Air durch das Kompressionssystem, das Vorkugel und das Expansionssystem in das Destillationssystem ein, um die Gastrennung zu erreichen. Dieses Papier analysiert hauptsächlich den Stickstoffproduktionsprozess, und sein Produktionsprozessfluss lautet wie folgt:
1) Die Luft verläuft durch den Filter und tritt in den Luftkompressor ein. Die Druckluft wird durch den Wärmetauscher mit Plattenfein umgeleitet, ein Teil tritt in das Gaskompressionssystem der nächsten Stufe ein, und der andere Teil tauschte Wärme mit dem Kühlmedium aus und tritt in den Destillationsturm ein.
2) Die Luftströmungsrate, die in das Gaskompressionssystem der nächsten Stufe eintritt, beträgt etwa 5.000 kmol/h. Dieser Teil des Gases tritt nach dem Wärmeaustausch in den Expander ein, und die Temperatur beträgt etwa -120 Grad. Danach wird es vom Expander depressiviert, der Druck beträgt ca. 0,14 MPa und der Wärmeaustausch wird durchgeführt, und die Temperatur wird auf etwa -170 Grad reduziert
Betreten Sie den Destillationsturm;
3) Der Destillationsturm ist in zwei Teile unterteilt, die oberen und unteren Teile, die unabhängig voneinander sind und durch Ventile und Pipelines miteinander verbunden sind. Der obere Turm ist ein Turm mit niedrigem Druck mit einem Druck von etwa 140 kPa, und der untere Turm ist ein Hochdruckturm mit einem Druck von 550 kPa nach dem Wärmeaustausch, und das Gas vom Expander wird jeweils in den mittleren und unteren Boden des unteren Turms des Destillationsturms zurückgeschickt. Das Gas wird teilweise in flüssigen Stickstoff durch den oberen Kondensator umgewandelt und im flüssigen Stickstofftank gelagert, und der andere Teil tritt zur weiteren Destillation in den oberen Turm ein.

1.2 Konstruktion des Prozessflussmodells

Aus dem obigen Luftabstandsprozess ist ersichtlich, dass der tatsächliche Produktionsprozess Komprimierung, Expansion, Trennung und andere Prozesse umfasst. Bei der Verwendung von Aspen Plus -Software für die Prozesssimulation sind die verwendeten Module und Funktionen wie folgt:
1) Der Luftkompressor verwendet das Compr-ICON2-Modul;
2) Der Expander verwendet das Compr-ICON3-Modul;
3) Der Wärmetauscher verwendet das Heatx -Modul;
4) Der Destillationsturm verwendet das Radfrac -Modul;
5) Die Pumpe verwendet das Pumpenmodul;
6) Der Splitter verwendet das FAPLIT -Modul.
Während des Modellsimulationsprozesses wird der Materialfluss gemäß den Funktionen verschiedener Einheitsmodule miteinander verbunden, und der Prozess wird gemäß dem Produktionsprozess von Sauerstoff ausgeführt. Während der Simulation wurden die Ausrüstungsparameter nach den Entwurfswerten eingestellt, wobei der obere Druck des Destillationsturms auf 0,558 MPa eingestellt war, der Bodendruck auf 0,564 MPa eingestellt wurde, die obere Temperatur wurde auf -177,62 Grad eingestellt, die untere Temperatur wurde auf -173 eingestellt.
65 Grad und die Anzahl der Platten betrug 49. Nach der Simulationsanalyse sind die Ergebnisse in Tabelle 1 dargestellt.

Aus den Simulationsergebnissen des Modells in Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die verschiedenen Indikatoren des Modells im Grunde genommen mit den Entwurfsindikatoren der kryogenen Luftabrechnungseinheit übereinstimmen. Die Differenz zwischen der flüssigen Luftreinheit des unteren Turms und dem Konstruktionswert beträgt 0,9%, und die Schwankung des Simulationswerts liegt innerhalb des zulässigen Bereichs. Der simulierte Stickstoffausgang liegt ebenfalls nahe am Konstruktionswert und der Fehler liegt im zulässigen Bereich. Es ist ersichtlich, dass das dieser Zeitpunkt festgelegte Modell für die Verifizierungsanalyse der Prozessoptimierung verwendet werden kann.

2 Prozessoptimierungsanalyse

Im Gasabtrennungsprozess der kryogenen Lufttrenneinheit ist der untere Turm des Destillationsturms die Kernausrüstung. Gemäß den Untersuchungen zur Ausrüstung und der theoretischen Analyse der Hilfsmittel kann der Zweck der Energieeinsparung und des Verbrauchs reduziert werden, indem die Prozessparameter des unteren Turms des Destillationsturms geändert werden. Dieses Mal wurde das Aspen Plus -Empfindlichkeitsmodul verwendet, um eine detaillierte Analyse der verschiedenen Prozessparameter des unteren Turms des Destillationsturms durchzuführen, und der optimale Prozessbetriebsplan wurde erhalten.
2.1
Beziehung zwischen Futterposition und Wärmebelastung
Während des Simulationsprozesses wurden andere Parameter unverändert gehalten, die Vorschubposition wurde geändert und die Wärmebelastung am oberen Rand des Turms. Die Ergebnisse sind in Abbildung 1 dargestellt. Wie in Abbildung 1 gezeigt, wenn die anderen Parameter unverändert bleiben, wird die Wärmebelastung an der Oberseite des Turms allmählich abnimmt, indem die Vorschubposition des unteren Turms des Destillationsturms geändert wird, bis die Futterposition auf die 33. Turmplatte eingestellt ist und die Wärmebelastung an der Oberseite des Turms im Grunde genommen konstant bleibt. Es ist ersichtlich, dass die 33. Turmplatte die beste Futterposition ist.
2.2 Beziehung zwischen der Futterströmungsrate und der Stickstoffproduktion und der Reinheit durch Änderung der Futterstromgeschwindigkeit des unteren Turms und der Veränderung anderer Parameter. in Übereinstimmung mit der Theorie. Wie in der Abbildung gezeigt, liegt die Reinheit des flüssigen Stickstoffs über 99,999%, was den Gasbedarf der metallurgischen Industrie entspricht. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Ausgang 3.230 kmol/h, was sich stark von der anfänglichen Durchflusszufuhrströmungsrate von 761,3 kmol/h und dem flüssigen Stickstoffausgang von 3.187,38 kmol/h unterscheidet. Es ist ersichtlich, dass die Futterstromrate auf 804 kmol/h gesteuert werden sollte, was den Ausgang erhöhen und gleichzeitig die Reinheit von Stickstoff sicherstellt.
2.3 Temperatureffekt auf Produkte
Wenn andere Parameter unverändert bleiben, wird die Änderung der Flüssigstickstoffdurchflussrate durch Änderung der Temperatur überprüft, und die Ergebnisse sind in Abbildung 3 dargestellt. Wie in Abbildung 3 dargestellt, korreliert die Flüssigstickstoffflussrate positiv mit der Futtertemperatur, aber mit den Temperaturänderungen ist die Änderung der Flüssigkeits -Stickstoffausgabe relativ gering und hat nur die tatsächlichen Produktionsergebnisse auf die tatsächlichen Produktionsergebnisse. Daher ist es angemessener, die Futtertemperatur auf -173 Grad einzustellen. Wenn die Temperatur zu hoch ist, beeinflusst sie das nachfolgende Lufttrenngerät, um Sauerstoff, Argon usw. zu trennen. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, ist der Energieverbrauch relativ groß, was dem Zweck der Energieeinsparung und des Verbrauchs nicht entspricht.

3 Praktische Anwendung des Prozessoptimierungsschemas

Das von einer bestimmte Fabrik erzeugte Gas wird hauptsächlich an metallurgische Unternehmen verkauft, und das hergestellte Stickstoff wird direkt an metallurgische Unternehmen als Schutzgas geliefert. In den letzten Jahren sind die wirtschaftlichen Vorteile der Fabrik mit dem Rückgang der Marktwirtschaft und dem Anstieg der Arbeitskosten immer niedriger geworden. Unter solchen Umständen schlug die Fabrik vor, die Produktionsprozesssituation zu ändern, um den kinetischen Energieverbrauch der Geräte zu verringern und somit den wirtschaftlichen Nutzen zu steigern. Nach der Forschung und Analyse wurde die Fabrik im März 2022 verarbeitet. Der Verbesserungsplan lautet: Der Destillationsturmdruck wird auf 0,56 MPa eingestellt, die niedrigere Turmvorschubstemperatur wird auf -173 Grad eingestellt, die niedrigere Turmspeisebetrag wird auf 804 kmol/H angepasst und die Futterposition ist auf die 33RD -Turmplatte eingestellt. Aufgrund der Prozessverbesserung wird die Wärmebelastung des Destillationsturms verringert, so Daher wird während der Prozessverbesserung gleichzeitig die Futterstromgeschwindigkeit des Luftkompressionssystems geändert, und der Anwendungseffekt der kryogenen Lufttrenneinheit wird unter verschiedenen Lasten analysiert. Der Überprüfungszyklus jeder Last beträgt 10 Tage und die Produktionssituation ist in Tabelle 2 angezeigt.
Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass nach der Prozessoptimierung die maximale Belastung des variablen Arbeitszustands 120% der ursprünglichen Last erreichen kann und der Ausgang von Stickstoff und flüssigem Stickstoff in diesem Fall erhöht wird. Darüber hinaus änderte sich bei 120% Last die Wärmebelastung an der Oberseite des Destillationsturms von -8,29 MW auf -7,67 MW und spart 7,48% der Energie. Nach Analyse der Leistung der Geräte ist ersichtlich, dass die Leistung der Geräte unter 120% um 132 kW · h reduziert wird. Die industriellen Stromkosten in dem Gebiet, in dem sich die Fabrik befindet, beträgt 0,69 Yuan. Laut dem Ausrüstungsbetrieb für 330 Tage können die jährlichen Stromkosten von 721.000 Yuan eingespart werden. In Bezug auf die Produktausgabe stieg nach der Prozessoptimierung der Stickstoffausgang um 450,54 kmol/h, der mitteldrucke Flüssigkeitsstickstoffausgang stieg um 625,48 kmol/h und der Flüssigkeits-Stickstoffausgang mit niedrigem Druck um 281,34 kmol/h erhöhte sich. Nach der Berechnung kann der Gewinn das ganze Jahr über um 3,876 Millionen Yuan erhöht werden. Es ist zu erkennen, dass die Prozessverbesserung das ganze Jahr über 4,597 Millionen Yuan -Einkommenseinkommenswerte für das Unternehmen schaffen kann.