Общие технические характеристики адсорбционных кислородных установок.

Параметры кислорода на выходе из установки:
– чистота, % 93 - 95;

– производительность, нм³/ч;

–давление;
– точка росы, °С -60 - -70;

Температура окружающей среды:

– во время работы, °С +5 - +40;

– во время хранения, °С -20 - +50.

Время выхода на рабочий режим не более, мин 30.

Ресурс работы установки, тыс. часов 70 - 120.

Ректификационная колонна - аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри. Ректификация (от лат. Rectus - прямой и facio - делаю) - это тепломассообменный процесс, в результате которого конденсация составляющих пара происходит раздельно.

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).

Ректификация - это процесс многократного испарения и конденсации, в ходе которого исходная смесь разделяется на 2 или более компонентов, и паровая фаза насыщается легколетучим (низкокипящим) компонентом(тами), а жидкая часть смеси насыщается тяжелолетучим (высококипящим) компонентом(тами).

 

 

Рисунок 2.4.7. Упрощенная технологическая схема непрерывной ректификации.

Исходная смесь, нагретая до температуры питания t_f в паровой, парожидкостной или жидкой фазе поступает в колонну в качестве питания (G_f). Зону, в которую подаётся питание, называют эвапорационной, так как там происходит процесс эвапорации - однократного отделения пара от жидкости.

Пары поднимаются в верхнюю часть колонны, охлаждаются и конденсируются в холодильнике-конденсаторе и подаются обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения. Таким образом, в верхней части колонны (укрепляющей) противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз).

Стекая вниз по тарелкам, жидкость обогащается высококипящими компонентами, а пары, чем выше поднимаются вверх колонны, тем более обогащаются легкокипящими компонентами. Таким образом, отводимый с верха колонны продукт обогащен легкокипящим компонентом. Продукт, отводимый с верха колонны, называют дистиллятом. Часть дистиллята, сконденсированного в холодильнике и возвращённого обратно в колонну, называют орошением или флегмой. Отношение количества возвращемой в колонну флегмы и количества отводимого дистиллята называется флегмовым числом.

Для создания восходящего потока паров в кубовой (нижней, отгонной) части ректификационной колонны часть кубовой жидкости направляют в теплообменник, образовавшиеся пары подают обратно под нижнюю тарелку колонны.

Таким образом, в кубе колонны создается 2 потока:

- 1 поток - жидкость, стекающая с верха (из зоны питания+орошение); - 2 поток -ю электрооборудования 3-6 разра пары, поднимающиеся с низа колонны.

Кубовая жидкость, стекая сверху вниз по тарелкам, обогащается высококипящим компонентом, а пары обогащаются легкокипящим компонентом.

В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны). Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь, состоящую из большого количества фракций. В этом случае используются аппараты, подобные изображённому на картинке.

Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из неё непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.

Промышленные ректификационные колонны могут достигать 80 метров в высоту и более 6,0 метров в диаметре. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять собой металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы. Конденсация осуществляется на развитой поверхности этих элементов.

Приремонте ректификационных колонн сначала колонну пропаривают, а затем отделяют от трубопроводов заглушками и промывают водой; после этого открывают все люки, начиная сверху, и разбирают тарелки; далее тарелки, сливные стаканы и низ колонны очищают от кокса и грязи; затем проводят ревизию внутренней части колонны: толщину ее стенки, а также штуцеров; сменяют негодные штуцера и изношенные места корпуса колонны.

На сетевой модели технологииремонта ректификационной колонны прослеживаются четыре параллельные линии работ. Зависимость 10 - 12 является фиктивной работой, поэтому она обозначена штриховой линией. Следовательно, событие 10 введено как дополнительное. Для нахождения критического пути определяется продолжительность работы го всем возможным путям.

Емкостная аппаратура предназначена для приема, хранения и выдачи жидких и газообразных сред (в том числе вредных, взрыво- и пожароопасных веществ). Аппараты оснащены штуцерами различного технологического назначения, штуцерами для присоединения контрольно-измерительных приборов и первичных приборов микропроцессорных устройств, штуцерами для предохранительных клапанов (для аппаратов, работающих под давлением) и люками-лазами. На вертикальных аппаратах для поддержания заданного температурного режима может быть предусмотрена установка рубашки обогрева по корпусу и днищу либо змеевика, на горизонтальных аппаратах - установка внутреннего или наружного теплообменного устройства. По требованию заказчика аппараты могут быть оснащены колонкой указателя уровня, присоединяемой к аппарату через запорное устройство. Емкости, предназначенные для эксплуатации в средах, вызывающих коррозионное растрескивание углеродистых и низколегированных сталей, подлежат термообработке.

К емкостному оборудованию относятся аппараты, состоящие из цилиндрического, сферического или прямоугольного корпуса, не имеющие внутренних устройств или снабженные простым устройством (греющим элементом, барботером, отбойником и т.п.), отделители влаги в компрессорных установках, сборники различных жидкостей, циклоны, используемые для отделения пыли, сферические резервуары – хранилища сжиженных газов, сухие и мокрые газгольдеры.

Обычно эти аппараты изготовляют из углеродистой стали и легированных сталей различных марок. Для защиты поверхности от воздействия перерабатываемых веществ их покрывают изнутри эмалью, резиной (гуммировка), обклеивают пластмассами, плитками из диабаза, керамики (футеровка). Все большее распространение получают сборники, изготовленные из различных пластических масс. Емкости, в которых содержатся вещества с температурой 40° С или ниже 0°С, покрывают теплой изоляцией.

Выявление дефектов.

К основным неисправностям емкостного оборудования можно отнести: его загрязнение, нарушение целостности металлического корпуса вследствие коррозии как основного металла, так и (особенно часто) сварных швов, разрушение защитных покрытий, нарушение герметичности разъемных соединений, разрушение тепловой изоляции.

Неисправности емкостного оборудования определяются условиями, в которых оно работает. Так, загрязнение стенок и дна, забивка патрубков происходит из-за того, что жидкости, поступающие в аппараты, часто содержат нерастворимые твердые частицы. Эти частицы оседают на дно и стенки аппарата, накапливаются там и постепенно забивают присоединительные штуцеры. Кроме того, при высокой температуре реакций из некоторых жидкостей выделяются смолистые вещества, также загрязняющие внутренние поверхности аппаратов.

Распространенной неисправностью является нарушение целостности корпуса сборника, вызванное коррозией. Как отмечалось, коррозионная активность большинства веществ увеличивается с повышением температуры. Слой антикоррозионного покрытия (футеровки) не всегда бывает достаточно надежной защитой от коррозии. Дело в том, что при пуске и остановке аппаратов температура в них колеблется в широких пределах. Так как покрытие и стальной корпус аппарата имеют различные коэффициенты линейного расширения, такие колебания температуры вызывают появление трещин в защитном покрытии и его полное или частичное разрушение. Оголенные участки корпуса, в свою очередь, начинают интенсивно разрушаться под воздействием продуктов переработки.

Разрушение защитных покрытий происходит также и при сравнительно низкой температуре (0÷100°С) и под воздействием постоянной или периодической вибрации.

Типичной неисправностью почти всех видов химического оборудования является также нарушение плотности (герметичности) фланцевых соединений.

Тепловая изоляция разрушается под воздействием вибрационных, тепловых и других нагрузок, а также при нарушении эксплуатационного режима.

Основной способ обнаружения неисправностей емкостного оборудования – постоянное наблюдение за показаниями контрольно-измерительных приборов, а также периодические осмотры.

Осмотр технологического оборудования в действующем в химическом цехе производит как сменный персонал (сменные операторы, машинисты), так и слесари, входящие в штат механической службы цеха.

При осмотре прежде всего следует обращать внимание на внешний вид аппарата: нет ли течи или следов пролива (следует иметь в виду, что некоторые жидкости, вытекая через щель в стенке аппарата, на воздухе застывают и временно закупоривают отверстие, однако даже при незначительном повышения давления такая «пробка» будет выбита, и вырвавшаяся струя станет причиной серьезной аварии); проверяют изоляцию (появление пятен на изоляции свидетельствует о наличии течи; как правило, такое пятно находится ниже образовавшейся трещины или отверстия), состояние окраски, наличие всех болтов (шпилек) во фланцевых соединениях. Затем осматривают сварные швы.

Большие вертикальные резервуары часто устанавливают на так называемые клетьевые фундаменты, позволяющие проводить осмотр сварных швов днища. Кроме того, при наружном осмотре проверяют состояние мерных окон и арматуры, размещенной на аппарате.

Наличие пропусков в газовых сборниках определяют при помощи специальных течеискателей и реактивов (например, пропуск аммиака может быть обнаружен галоидным течеискателем или реакцией на лакмусовую бумагу).

Скрытые дефекты могут быть обнаружены по косвенным признакам. Так, снижение уровня жидкости в аппарате свидетельствует о забивке приемного патрубка или арматуры, установленной на нем, и, наоборот, повышение уровня возможно при загрязнении выходного патрубка; повышение давления в сборнике сжиженных газов может вызываться загрязнением охлаждающих устройств либо забивкой патрубка, соединенного с отсосной линией.

Подготовка к ремонту.

Ремонт емкостного оборудования – одно из основных мероприятий планово-предусмотрительных ремонтов на химическом предприятии. Поэтому, кроме общих правил проведения ремонта, необходимо знать и выполнять требования при подготовке емкостного оборудования к ремонту.

Подготовка емкостей к ремонту состоит из нескольких операций:

1. Отключение аппарата от действующей системы и от источника питания электроэнергией. Для этого в соответствии с цеховой инструкцией надо закрыть вентили, задвижки или краны на трубопроводах, по которым подводятся перерабатываемые жидкости или газ

2. Управление давления с атмосферным и опорожнение аппаратов. Обычно емкостные аппараты соединены с одной или несколькими линиями опорожнения: общезаводской факельной системой, атмосферой, системой канализации. Аппараты можно также опорожнять перекачиванием содержащейся в них жидкости (газа) в резервные емкости.

Снижать давление в аппарате нужно постепенно, медленно открывая арматуру на одной из линий опорожнения и следя за показанием манометра. Как только давление сравняется с давлением в системе опорожнения, арматуру закрывают и медленно открывают ее на линии, соединенной с атмосферой («воздушку»).

3. Продувка и промывка аппарата. Аппарат, содержащий невзрывоопасные продукты, присоединяют при помощи гибкого шланга к ближайшему расходному вентилю сети сжатого воздуха, который вытесняет остатки продукта в атмосферу.

Если остатки продукта могут образовать с кислородом воздуха взрывоопасную смесь, аппарат продувают вначале сжатым азотом или водяным паром.

После очистки емкостей берут пробы воздуха для проверки их на содержание ядовитых и горючих газов.

4. Установка заглушек. Заглушки ставят для более надежного отключения ремонтируемого аппарата от действующей системы.

Заглушки с хвостиком – наиболее распространенный тип заглушек. Их устанавливают между фланцами и плоской уплотнительной поверхностью.

Если фланцы имеют уплотнительную поверхность «выступ - впадина» или «шип - паз», то подбирают стандартную заглушку с соответствующей уплотнительной поверхностью. Для этого фланцевое соединение разбирают со стороны отключаемого аппарата. Трубопровод с закрытой арматурой слегка оттягивают, чтобы освободить место для заглушки, после чего производят ее установку и затяжку.

При установке заглушки с хвостиком используют оправку, позволяющую правильно совместить болтовые отверстия. Оправка должна иметь острый конец для совмещения болтовых отверстий и расплющенный – для разведения фланцев.

5. Вскрытие аппарата. Вскрывать люки и крышки ремонтируемой емкости можно только с разрешения лица, ответственного за безопасность проведения ремонта. Сначала определяют состояние болтов и гаек на фланцевом соединении вскрываемого люка. Если они сильно заржавели, их надо обильно смочить керосином и оставить на несколько часов (для сокращения времени эту операцию лучше продлевать заблаговременно, сразу по получении распоряжения о проведении ремонта). Затем отвинчивают гайки, оставляя каждую на 3-4 нитках резьбы болта. После этого ломиком отделяют со всех сторон крышку люка и, убедившись в отсутствии в аппарате избыточного давления, полностью свинчивают гайки с болтов, вынимают болты и, навинтив на каждый гайку, складывают в приготовленный для этого ящик. Рабочий при этом все время должен находиться не перед люком, а рядом с ним, чтобы случайно сорвавшаяся крышка не ранила его. Крышки (до 150 кг) снимают при помощи тали, подвешенной к строительным конструкциям или к передвижной треноге. Тяжелые крышки (более 150 кг) снимают при помощи автокрана.

Большие резервуары обычно снабжены краном-укосиной с ручной лебедкой. Вскрыв верхний люк такого резервуара и осмотрев его внутреннее пространство (для этого можно воспользоваться лампой «шахтеркой»), вскрывают нижний люк.

Подготовка материала, инструментов и приспособлений.

К началу ремонта емкостного оборудования следует подготовить:

- уплотнительные прокладки или материалы для их изготовления;

- материал для набивки сальников;

- фланцы и фланцевые заглушки;

- детали для соединения фланцев; болты, шпильки, гайки, шайбы;

- отрезки труб различного диаметра и длины для изготовления и замены поломанных и прокорродированных патрубков, барботеров, сифонов и т.п.;

- мерные стекла определенной длины и диаметра, рассчитанные на рабочее давление в аппарате;

- сталь листовую и другие материалы для замены поврежденных участков корпуса аппарата, изготовления заплат и т.п.;

- стальные фасонные изделия (уголки, швеллеры, прутки и др.) для изготовления и замены поврежденных участков обслуживающих площадок, переходов, ограждений, перил, лестниц;

- трубопроводную арматуру: вентили, задвижки, указатели уровня, предохранительные, обратные и приемные клапаны, конденсатоотводчики;

- материалы для восстановления поврежденной тепловой изоляции: битум, скорлупы из минеральной ваты, изоляционную сетку, цементный раствор;

- материалы для восстановления поврежденной антикоррозийной защиты: листы фаолита, винипласта, резины, полиизобутилена, прутки для сварки винипласта, плитки из диабаза, антегмита (АТМ);

- материалы для малярных работ: кисти, ведра, краски, сурик, масляные краски, олифу;

- тавот или солидол; соляную кислоту и другие вещества для растворения различных видов загрязнений;

- материалы для сварочных работ: электроды, флюсы различных составов;

- припой для пайки свинца, меди, латуни, томпака, бронзы, чугуна;

- стальные трос для такелажных работ, гибкие шланги для промывки и продувки ремонтируемых аппаратов.

В каждом конкретном случае надо подготовить только часть из перечисленных материалов или наоборот добавить материалы, не вошедшие в приведенный список.

Все материалы и изделия, которые будут использованы при ремонте, следует тщательно осмотреть, разбраковать, с изделий снять заводскую консервирующую смазку и уложить их в удобные для переноски сумки и ящики.

При подготовке к ремонту необходимо продумать его последовательность и место проведения различных операций. Детали и узлы небольших размеров ремонтируют либо у места установки аппарата, используя переносный слесарный верстак, трубогибочный станок и другие приспособления, либо в прицеховой слесарной мастерской, оборудованной верстаком, сверлильным, наждачным и токарным станками. Огневые работы (резка и сварка) во взрыво- и пожарноопасном действующем цехе производят на специально отведенной площадке, оборудованной газо- и электросварочным аппаратом и подъемно-транспортными механизмами. Там же устанавливают муфельные печи для отжига изделий из легированных сталей после сварки.

Сварку изделий из алюминия и титана, сложные ремонтно-восстановительные работы отдельных деталей и узлов выполняют в центральных ремонтно-механических мастерских.

Содержание ремонтных работ.

Работы по ремонту емкостного оборудования делят на два вида: текущий и капитальный.

Текущий ремонт проводят без опорожнения аппарата. Он включает такие операции, как перебивка и обтяжка сальников арматуры, обтяжка фланцевых соединений, смена мерных стекол, установка бандажей на поврежденные патрубки, восстановление небольших участков поврежденной изоляции, установка недостающих болтов, ремонт лестниц и ограждений, шин заземления, молниеприемников, восстановление окраски.

Кроме того, этот вид ремонта включает очистку внутренних поверхностей от коррозионных и других отложений; проверку состояния корпуса, днища и кровли и исправление дефектных мест; ремонт змеевиков, решиферов; проверку и ремонт арматуры и гарнитуры аппарата; испытания на прочность и плотность. Как правило, текущий ремонт проводят дежурные слесари и сменный персонал цеха.

Капитальный ремонт проводят по мере надобности на основании результатов эксплуатационных осмотров и осмотров при текущем ремонте. При капитальном ремонте помимо работ, выполняемых при текущем ремонте, производят замену дефектных частей корпуса, полную или частичную замену днищ и крышек, змеевиков подогревателей (холодильников), испытание на прочность и плотность.

Капитальный ремонт проводят на опорожненном оборудовании.