Konstriksyon nan modèl koule pwosesis nan inite separasyon lè

1.1 Pwosesis koule
Yon plant pwodiksyon gaz itilize yon inite separasyon lè 60,000 m3/h kriyojenik. Nan pwosesis pwodiksyon aktyèl la, lè a antre nan sistèm distilasyon an atravè sistèm konpresyon, sistèm precooling ak ekspansyon pou reyalize separasyon gaz. Papye sa a sitou analize pwosesis pwodiksyon nitwojèn lan, epi koule pwosesis pwodiksyon li se jan sa a:
1) lè a pase nan filtre a ak antre nan COMPRESSOR lè a. Se lè a konprese detounen nan echanjeur nan chalè plak-fin, yon pati antre nan pwochen-etap sistèm nan konpresyon gaz, ak lòt pati a echanj chalè ak mwayen an refwadisman ak antre nan gwo kay won an distilasyon;
2) to a koule lè k ap antre nan pwochen-etap sistèm nan konpresyon gaz se sou 5,000 kmol/h. Pati sa a nan gaz la antre nan ekspansyon an apre echanj chalè, ak tanperati a se sou -120 degre. Apre sa, li depresurize pa ekspansyon an, presyon an se sou 0.14 MPa, ak echanj chalè fèt, epi li se tanperati a redwi a sou -170 degre
Antre nan gwo kay won distilasyon an;
3) se gwo kay won an distilasyon divize an de pati, pati yo anwo ak pi ba yo, ki se endepandan youn ak lòt epi ki konekte youn ak lòt nan tiyo ak tuyaux. Gwo kay won anwo a se yon gwo kay won ki ba-presyon ak yon presyon nan apeprè 140 kPa, ak gwo kay won an pi ba se yon gwo kay won presyon-wo ak yon presyon nan 550 kPa gaz la apre echanj chalè ak gaz la soti nan ekspansyon an yo respektivman voye tounen nan mitan an ak anba nan gwo kay won an pi ba nan gwo kay won a distilasyon. Se gaz la ki pasyèlman konvèti nan nitwojèn likid nan kondansateur nan tèt ak ki estoke nan tank la azòt likid, ak lòt pati a antre nan gwo kay won an anwo pou plis distilasyon.

1.2 Konstriksyon Modèl Flow Pwosesis

Li ka wè nan pwosesis la separasyon lè pi wo a ki pwosesis pwodiksyon aktyèl la gen ladan konpresyon, ekspansyon, separasyon ak lòt pwosesis. Lè w ap itilize Aspen Plus lojisyèl pou simulation pwosesis, modil yo ak fonksyon yo itilize yo jan sa a:
1) COMPRESSOR lè a sèvi ak modil la COMP-ICON2;
2) ekspansyon an sèvi ak modil la COMP-ICON3;
3) echanjeur chalè a sèvi ak modil la Heatx;
4) gwo kay won distilasyon an sèvi ak modil la RADFRAC;
5) ponp lan sèvi ak modil la ponp;
6) Splitter a sèvi ak modil la indult.
Pandan pwosesis la simulation modèl, se koule nan materyèl ki konekte youn ak lòt dapre fonksyon yo nan modil inite diferan, epi li se pwosesis la egzekite dapre pwosesis pwodiksyon an nan oksijèn. Pandan simulation a, yo te mete paramèt yo ekipman dapre valè yo konsepsyon, kote presyon an tèt nan gwo kay won an distilasyon te mete nan 0.558 MPa, yo te presyon anba a mete nan 0.564 MPa, yo te tanperati a tèt mete nan -177.62 degre, yo te tanperati a anba mete nan -173.
65 degre, ak nimewo a nan plak te 49. Apre analiz simulation, rezilta yo yo montre nan tablo 1.

Soti nan rezilta yo simulation nan modèl la nan tablo 1, li ka wè ke endikatè yo divès kalite nan modèl la yo fondamantalman ki konsistan avèk endikatè yo konsepsyon nan inite a separasyon kriyojenik lè. Diferans ki genyen ant pite a lè likid nan gwo kay won an pi ba ak valè a konsepsyon se 0.9%, ak fluctuation nan valè a simulation se nan seri a ki akseptab. Sòti a nitwojèn fo se tou pre valè a konsepsyon, ak erè a se nan seri a ki akseptab. Li ka wè ke modèl la etabli tan sa a ka itilize pou analiz verifikasyon optimize pwosesis1.

2 analiz optimize pwosesis

Nan pwosesis separasyon gaz la nan inite separasyon lè kriyojenik, gwo kay won ki pi ba nan gwo kay won distilasyon an se ekipman debaz la. Selon rechèch la sou ekipman an ak analiz la teyorik oksilyè, objektif la nan ekonomize enèji ak rediksyon konsomasyon kapab reyalize pa chanje paramèt yo pwosesis nan gwo kay won an pi ba nan gwo kay won an distilasyon. Tan sa a, yo te modil la Aspen plis sansiblite itilize yo ka fè yon analiz detaye sou paramèt yo pwosesis diferan nan gwo kay won an pi ba nan gwo kay won an distilasyon, ak plan an operasyon pi bon te jwenn.
2.1
Relasyon ant pozisyon manje ak chaj chalè
Pandan pwosesis la simulation, lòt paramèt yo te kenbe chanje, yo te pozisyon an manje chanje, ak chaj la chalè nan tèt la nan gwo kay won an chanje. Rezilta yo yo montre nan Figi 1. Jan yo montre nan Figi 1, lè lòt paramèt yo rete chanje, pa chanje pozisyon nan manje nan gwo kay won an pi ba nan gwo kay won an distilasyon, chaj la chalè nan tèt la nan gwo kay won an pral piti piti diminye jiskaske pozisyon an manje mete nan plak la 33rd gwo kay won, ak chaj la chalè nan tèt la nan gwo kay won an fondamantalman rete konstan. Li ka wè ke plak la gwo kay won 33rd se pozisyon nan manje pi byen.
2.2 Relationship between feed flow rate and nitrogen production and purity By changing the feed flow rate of the lower tower and keeping other parameters unchanged, the changes in the production and purity of liquid nitrogen at the top of the distillation tower are shown in Figure 2. As shown in Figure 2, with the increase of the feed flow rate of the lower tower, the production of liquid nitrogen is gradually increasing, but at the same time the purity is diminye, ki se tou ki konsistan avèk teyori a. Jan yo montre nan figi a, lè to a koule manje nan gwo kay won an pi ba se anba a 804 kmol/h, pite a nan nitwojèn likid se pi wo a 99.999%, ki satisfè demann lan gaz nan endistri a métallurgique. Nan tan sa a, pwodiksyon an se 3,230 kmol/h, ki se byen diferan de pousantaj la koule premye koule manje nan 761.3 kmol/h ak pwodiksyon an azòt likid nan 3,187.38 kmol/h. Li ka wè ke yo ta dwe pousantaj la koule manje dwe kontwole a 804 kmol/h, ki ka ogmante pwodiksyon an pandan y ap asire pite a nan azòt.
2.3 Efè tanperati a sou pwodwi yo
Kenbe lòt paramèt chanje, se chanjman nan to koule likid azòt tcheke pa chanje tanperati a, ak rezilta yo yo montre nan Figi 3. jan yo montre nan Figi 3, se to a koule likid azòt pozitivman Koehle ak tanperati a manje, men li gen efè sou pwodiksyon an nan pwodiksyon an likid azòt likid, epi li gen ti kras rezilta sou pwodiksyon an. Se poutèt sa, li pi apwopriye yo mete tanperati a manje nan -173 degre. Si tanperati a twò wo, li pral afekte aparèy separasyon lè ki vin apre a pou separe oksijèn, Agon, elatriye; Si tanperati a twò ba, konsomasyon enèji a se relativman gwo, ki pa satisfè bi pou yo ekonomize enèji ak rediksyon konsomasyon.

3 Aplikasyon pratik nan konplo optimize pwosesis la

Se gaz la ki te pwodwi pa yon faktori sèten vann sitou nan antrepriz métallurgique, ak azòt la pwodwi se dirèkteman apwovizyone nan antrepriz métallurgique kòm yon gaz pwoteksyon. Nan dènye ane yo, ak n bès nan ekonomi an mache ak ogmantasyon nan depans travay, benefis ekonomik yo nan faktori a te vin pi ba ak pi ba yo. Nan sikonstans sa yo, faktori a pwopoze pou chanje sitiyasyon pwosesis pwodiksyon an pou redwi konsomasyon enèji sinetik nan ekipman an e konsa ogmante benefis ekonomik yo. Apre rechèch ak analiz, faktori a te pote soti amelyorasyon pwosesis nan mwa mas 2022. Plan an amelyorasyon se: se presyon an gwo kay won distilasyon mete a 0.56 MPa, se tanperati a pi ba manje gwo kay won mete nan -173 degre, se kantite lajan an pi ba manje gwo kay won ajiste a 804 kmol/h, ak pozisyon nan manje mete nan plak la 33rd. Akòz amelyorasyon pwosesis la, yo pral chay la chalè nan gwo kay won an distilasyon ap redwi, se konsa kapasite nan manyen lè nan inite a separasyon lè kriyojenik ka kòmsadwa ogmante, kidonk ogmante pwodiksyon an nan nitwojèn. Se poutèt sa, pandan amelyorasyon nan pwosesis, se pousantaj la koule manje nan sistèm nan konpresyon lè chanje an menm tan an, ak efè aplikasyon an nan inite a separasyon kriyojenik lè analize anba charj diferan. Sik verifikasyon chak chaj se 10 jou, epi yo montre sitiyasyon pwodiksyon an nan tablo 2.
Li ka wè nan tablo 2 ki apre optimize nan pwosesis, chaj la maksimòm nan kondisyon an travay varyab ka rive jwenn 120% nan chaj orijinal la, ak pwodiksyon an nan nitwojèn ak azòt likid ogmante nan ka sa a. Anplis, nan 120% chaj, chaj la chalè nan tèt la nan gwo kay won an distilasyon chanje soti nan -8.29 MW a -7.67 MW, ekonomize 7.48% nan enèji. Apre analize pouvwa a nan ekipman an, li ka wè ke pouvwa a nan ekipman an anba 120% chaj redwi pa 132 kW · h. Pri elektrisite endistriyèl la nan zòn nan ki kote faktori a sitiye se 0.69 Yuan (/ KW · H). Selon operasyon ekipman an pou 330 jou, pri anyèl la ka sove pa 721,000 Yuan. An tèm de pwodiksyon pwodwi, apre yo fin optimize pwosesis, pwodiksyon an nitwojèn ogmante pa 450.54 kmol/h, medyòm-presyon pwodiksyon an nitwojèn likid ogmante pa 625.48 kmol/h, ak pwodiksyon an ba-presyon nitwojèn ogmante pa 281.34 kmol/h. Apre kalkil, ka pwofi a ap ogmante pa 3.876 milyon dola Yuan pandan tout ane a. Li ka wè ke amelyorasyon nan pwosesis ka kreye 4.597 milyon dola Yuan nan revni pou antrepriz la pandan tout ane a.