东莞水星公司变压吸附制氧装置设计说明书

东莞水星公司变压吸附制氧装置设计说明书内容摘要：

构紧凑、体积小、重量轻、使用维修方便，属国家级重点新产品、机械产品优等品。 第五节 吸附剂规格 本装置需要装填填料的设备有：吸附塔 T101A、 T101B及脱硫槽 F101 等共三台设备。 共 需装填五种不同规格、型号的吸附剂（包括脱硫剂），详见表 23。 表 23 VPSAO2 装置吸附剂规格 序号 名称 主要规格 备注 外观 粒度 mm 堆比重 耐磨度 % 1 分子筛 球状，白色 Ф 2~3 ≥ 90 吸附塔 2 干燥剂 球状，白色 Ф 3~4 ≥ 90 吸附塔 3 干燥剂 球状，白色 Ф 3~4 ≥ 90 吸附塔 4 填充剂 球状，白色 Ф 2~3 ≥ 98 吸附塔 5 脱硫剂 柱状，黑色 Ф 2~3 ≥ 90 脱硫槽 第六节 分析控制 仪表选型 本装置设置一个氧浓度测试点，在制氧系统氧缓冲罐出口处，该取样点使用一台在线式氧分析仪，氧分析仪选用南京分析仪器厂生产的 CD003A 型氧分析仪。 东莞市水星环保科技 有限公司 VPSA 制氧装置工艺设计说明书 成都华西化工研究所 第 14 页 共 38页 第七节 消耗定额 本装置单位时间消耗及生产单位氧气消耗指标见表 25，其中： 消耗定额以每小时生产 3500Nm3 氧气 (以氧含量 40%)计； 年生产时以 8000 小时计； 吸附剂的使用寿命为 15 年。 表 25 VPSAO2 装置消耗定额一览表 序号 项目名称 规格 单位 小时消耗 年消耗 消耗定额 备注 一 原材料 1 脱硫剂 Kg 1000/2 年 两年定期更换 二 公用工程 1 冷却水 t 40 40 循环用 2 电 10000V KW H 415 410 3 电 380/220V KW H 20 11 含照明及仪表用电 4 吹扫空气 ≥ Nm3/h 10 10 5 润滑油 Kg 1000 第 1 年用量 注：润滑油的用量视油品质量和使用条件不同而更换周期不同。 第三章 工程设计 第一节 界区总图设计 本界区总 图设计由甲方负责，有关图纸及资料参阅甲方的资料或文件。 本界区内仅指 VPSAO2系统，界区外有配氧系统（用户自备），界区外还配置供电系统、氧气管道输送系统和凉水供水系统、同时用户提供本装置开车前一次性吹扫用干燥无油空气供给系统。 VPSAO2装置总占地面积 12X21m2（不包括电气、仪表控制室，不包括水泵站和水池），本装置的建筑物为空气鼓风机和真空泵室、高压、低压配电室室、主控制室，其厂房根据用户总体发展需要由用户自行设计建设。 本界区位于整个厂区的位置由厂方总体布置。 要求场地平整，平整后的地平标高由甲 方确定，界区内建筑屋的室内地坪标高应比室外地平高 100mm。 东莞市水星环保科技 有限公司 VPSA 制氧装置工艺设计说明书 成都华西化工研究所 第 15 页 共 38页 甲方应认真考虑界区的排水问题。 要求界区内设有运输通道，并与厂区的主要道路相通，以便于消防与运输。 制氧装置与公路、铁路及其他构建筑物的距离应符合“建筑设计防火规范”。 第三节 设备布置设计 本界区的设备布置见图 HYHX0605— 80— 01/1～ 3。 VPSAO2装置的设备见设备一览表；整个装置由一套真空变压吸附制氧系统组成，吸附塔和缓冲罐室外布置，吸附塔平台为楼层平台，这样可以使操作面尽可能地集中，便于管道的布置和阀门的操作；在吸附塔 区的左侧是鼓风机 ,右侧是 真空泵；高低压配电室利用用户原建筑，具体布置由用户结合高低压控制柜自行安排。 高、低压配电室单独隔离安装，要求进行强制通风；仪表柜及操作室单独利用一个办公室，要求四周贴瓷砖（有条件的最好安装空调，功率为 2 匹）。 整个布置充分考虑空气吸入口在上风的位置，除吸附塔 、氧气缓冲罐外，其余非标设备和动力设备均置于厂房内，以免冬季受当地低温影响造成装置产量下降，同时也便于设备统一管理，使整个界区的布置更美观、合理。 在厂房内建议安装手动或电动单轨小车，以便设备吊装、检修时使用。 第三节 化工设备设计 一、本装置中非标压力容积设计采用以下标准、规程、规范： 1. 国家劳动部《压力容器安全技术监察规程 — 2020》 2. 国家标准 GB1501998《“钢制压力容器”》 3. HGJ16— 1998《钢制化工容器强度计算规定》 4. HGJ17— 1998《钢制化工容器结构设计规定》 5. HGJ202— 1982《脱脂工程施工及验收规范》 二、本装置非标设备均为常压容器（吸附塔 2 台、氧气缓冲罐 2 台 、冷却器 1 台 和 1 台脱硫槽，选用Q235— A、 16MnR 等钢板制造，其中吸附塔器选用 16MnR 等优质钢板制造；所有压力容器钢板应符合 GB6654— 1996《压力容器用钢板》，并且必须具备质量保证书，制造前钢板还应按要求进行复验力学性能，并按要求进行超声波探伤检验，符合 JB473094“压力容积无损检测”规定的 II 级。 三、吸附塔在预期使用期内将承受 450 万次以上的全幅度交变压力循环，本应进行应力分析，疲劳校核，但参照 ASME规定，压力交变幅度不超过设计压力的百分之二十的循环不计，不再进行疲劳校东莞市水星环保科技 有限公司 VPSA 制氧装置工艺设计说明书 成都华西化工研究所 第 16 页 共 38页 核，仅在结构上尖角倒圆，焊缝磨平，避免应力集中缺陷，补强元件采用整体补强结构，并要求每台吸附塔制备产品焊接试板。 四、本装置中的非标设备，在制造完毕 后应按 HGJ202— 82《脱脂工程施工及验收规范》进行脱脂处理。 五、本装置中安全附件已由工艺在系统中就近设置，设备设计中不再在设备上设置安全阀或爆破片等安全附件。 基于本设备的特殊的工作特性，应严格按设备图的技术要求和制造技术条件进行制造、检验和验收，本设备使用厂家亦应严格管理。 第四节 自控仪表设计 一、采用的标准规范： 《化工工厂自控设计施工图内容深度统一规定》 (HG2050692) 《过程检测和控制统一用文字代号和图形符合》 (HG2050592) 化工设计标准《 化工自控设计技术规定》 HGJ20507～ 20501692) 化工设计标准《化工企业爆炸和火灾危险环境电力设计技术规程》 (HGJ2189) 化工设计标准《化工自控安装图册》 HGJ51687 仪表修理设计参照《自控专业仪表修理设计参考资料》 (化工部自控设计技术中心站 1986) 化学工业出版社《石油化工自动控制设计手册》 (第二版 ) 国标《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 (GBJ9386) 化工部自控中心站《调节阀口径计算指南》 二、设计范围 及设备供应 设计范围及设备供应参照下列依据 设计依据见本说明书第一章第一节。 设计范围根据双方协商要求进行分工。 (一 ) 设计范围 VPSAO2界区内自控仪表及在线分析仪的选型；对控制仪表进行组态，并提供相应的分析仪器。 本装置所需的仪表维修室及维修设备由甲方负责设计及施工。 (二 ) 设备供应 东莞市水星环保科技 有限公司 VPSA 制氧装置工艺设计说明书 成都华西化工研究所 第 17 页 共 38页 控制柜 、程序控制器利用甲方原有设备 ； VPSAO2界区内的程控阀及 控制 软件由乙方提供。 在线分析仪由 甲 方提供。 调节阀及阀门定位器由 甲 方配套。 三、自动化水平 本装置具有阀门动作频繁的特点，在仪表投资许可的范围内，所配的自动化水平较高。 对装置内重要的参数均设有自动报警。 主要的调节及控制系统： 1. 程序控制系统 1 套 2. 流量计量系统 1 套 3. 氧分析仪 1 套 4. 压力显示系统 6 套 5. 调节系统 2 套 五、环境特征及仪表选型 (一 ) 环境特征 由于该富氧装置的产品气不属需防爆的介质，因此仪表选型不考虑防爆；所处环境为室内 安装，且厂房要求安装暖气供热系统，能确保冬季室内温度大于 5℃ ，仪表选型也不考虑仪表的防寒。 (二 ) 仪表选型 压力仪表 本装置所用压力表分为就地压力表显示和集中显示，就地显示选用普通压力真空表和氧压表。 集中显示选用川仪横河公司智能型压力变送器。 温度仪表 现场就地指示的温度仪表选用双金属温度计。 流量仪表 流量计选用日本横河公司合资生产的涡街流量计。 分析仪表 产品氧气分析，选用南京分析仪表公司生产的氧分析仪。 程序控制阀门 本装置选用的程序控制阀门均由成都华西化工研究所生产的三偏心程控碟阀，其规格如下： 东莞市水星环保科技 有限公司 VPSA 制氧装置工艺设计说明书 成都华西化工研究所 第 18 页 共 38页 序号 规 格 数量 (台 ) 备注 1 DN500 4 含液压驱动头 2 DN450 1 3 DN300 2 4 DN200 6 以上程控阀的动作全部由程控系统控制。 调节阀 调节阀选用无锡工装生产的电动调节阀。 自动控制系统 本装置选用 德 国 西门子 公司的工业自动控制系统。 仪表管线 现场分析气源管用 6X1 的不锈钢管，由用户提供。 六、 程序控制系统简述 变压吸附工序所有程控阀都是由程控系统控制的，通过程控阀的切换，即可完成变压吸附整个的工作状态。 在工艺流程中调节系统的联锁控制和工艺流程中的参数报警也是由控制系统来完成的。 控制系统可实现定时控制、手动控制。 控制系统是根据变压吸附工艺过程，按预先设定的每一步骤及切换时间，使其循环切换来控制循环系统的程控阀门，达到提纯氧气的目的。 根据装置处理量的变化，仅改变程控系统每个工作步骤的切换时间，即可适应新的工况要求。 七、动力供应 (一 ) 装置吹扫用气 装置吹扫 用压缩空气由甲方自界外用管道送入界内。 其压力最大不能超过 (G)。 吹扫用压缩空气质量要求 (1) 露点： 干燥空气，无游离水 (2) 含尘： 干净空气，含尘粒直径不大于 m。 (3) 含油： 无油压缩空气。 (4) 要求系统吹扫时提供一次性供气。 东莞市水星环保科技 有限公司 VPSA 制氧装置工艺设计说明书 成都华西化工研究所。