本钢氮气回收15000

节能减排工程钢板热处理过程中氮氢保护气的回收利用工程说明书大连中鼎化学2010年8月8日钢板热处理过程中保护氮气的回收利用1、前言钢板轧制后，为了消除钢板的内应力，需要经过热处理。为了防止热处理过程中产生氧化现象，整个处理过程在高纯氮气和高纯氢气的保护下进行的，并且这些高纯气体在整个处理过程中是不间断的流通的，根据不同的要求，高纯氮气和高纯氢气按不同的比例混合起来经过处理中的钢板后放空，直到热处理过程完毕。因此，放空的热处理气体中含有大量的氮氢混合气和少量的氧、水和有机气体〔由冷却剂和润滑剂高温下生成〕。我们可以通过空气别离工艺，从空气中获得大量的氮气；用变压吸附工艺，从焦炉煤气中提取廉价的氢气，并将他们按比例混合起来，满足我们的生产需要。但是随着生产的扩大，氮气、氢气的用量越来越大，大量的氮气生产就需要很多的能源；而焦炉煤气的紧张又导致了氢气原料的匮乏，退一万步讲，就是氮气生产很容易、氢气原料充足，氮气和氢气在使用过一次以后放空是很不经济的。为了充分地利用资源和降低生产本钱，我们设计一种工艺流程和方法，将氮氢混合气回收起来，进行别离和净化处理，获得高纯氮、氢混合气，返回生产过程中，既可缓解氮气和氢气紧张的局面、减少空分制取氮气和变压吸附制取氢气的投资，又可降低生产本钱、为企业获得可观的经济效益和社会效益。本设计是以15000Nm3/h的氮氢混合气为回收目标，可到达99%以上的回收率，可产生9000万元/年的经济效益。2、技术路线钢板热处理过程中保护氮氢混合气的回收利用工程采取常压回收，加压净化别离处理的技术路线。由于混合气体是以氮气为主，将混合气体净化处理，然后返回到生产过程，以最小的投入取得最大的经济效益和社会效益。2.1、气体收集单元本单元由一台水冷却器，一台多级过滤分液器、一台储气罐，一台氢气纯度分析仪、一台氧含量分析仪和相应的自动阀门、手动阀门、管道管件以及控制系统等组成。首先，根据混合气体中的氧含量，确定气体是进入储气罐中还是按原路放空。混合气体的回收或放空由氧含量来自动控制，气路的切换有自动阀门完成，一般情况下氧大于2%时放空；小于2%时回收。并在这一阶段进行第一次的气液别离。以上的操作均由PLC全自动控制执行。储气罐中的气体指标气体指标说明纯度〔%〕N2≥90-95%H2≤10-5%压力〔Mpa〕≤0.05根据要求而定O2≤2%H2O≤1%2.2、压缩单元本单元由一台压缩机、一台水冷却器、一台缓冲罐和两台多级过滤别离器组成；由于储存储气罐中的混合气体压力较低，故需要经过加压到一定的压力才能继续别离净化和循环使用，在本工程中压缩机将气体的压力升到0.3~0.6Mpa，加压后的气体存储在缓冲罐中。缓冲罐中的气体指标气体指标说明纯度〔%〕N2≥80%H2≤15%压力〔Mpa〕≤0.3-0.6根据要求而定O2≤2%H2O≤0.4%2.3、混合气体净化单元净化由一台多级过滤别离器，一台催化脱氧反响器，两台水冷却器，一台气水别离器，两套吸附净化起，一台预枯燥器，两台蒸汽加热器和相应的管道、阀门组成。回收的混合气体中含有油雾、水、氧、碳烃化合物等杂质，在经过了多级过滤别离器将油雾、液态水份和机械杂质去除后，进入催化脱氧反响器中，在催化剂的作用下，将氧和氢催化反响生成水，然后经过水冷却器，将气体冷却到常温，再经过汽水别离器，将液态水别离出去。最后，混合器体进入到吸附净化设备中，将气体中的微量氧、水、二氧化碳和重碳烃化合物除去，吸附净化设备有两套净化系统，其中一套处于吸附净化工作过程，另一套那么处于活化再生过程，使其恢复吸附净化能力。本终端净化系统为无损耗再生设计，在设备运行过程中，没有气体损耗，以上的净化过程，均由PLC自动控制进行。净化单元出混合气指标气体指标说明纯度〔%〕N2≥83%H2≤17%压力〔Mpa〕≤0.1-0.4O2≤0.5ppmH2O≤0.5ppm2.5、装置界区图：见附件2.6、公用工程消耗〔按回收15000Nm3/h计算〕序号项目规格要求单位消耗指标使用情况备注220V50HZKWh/h30连续照明、仪表用1电380V50HZKWh/h200间断活化再生时使用10000V50HZKWh/h1100连续压缩机用2循环水30t/h8连续冷却蒸汽≥0.5-0.7MPat/h2间断活化再生时使用3生活用水t/h0.2间断5仪表风压力>0.4MPaNm3/h15仪表用6氮气压力>0.4MPaNm3/次5000半连续开车置换2.6、装置的特点本装置可靠的控制系统保障装置在无人值守状态下全自动运行〔操作人员只需在控制室内监测运行状态〕。对气体按纯度别离处理，既考虑了装置的运行本钱，有兼顾了气体的回收率，最大限度地利用了资源。终端净化设备采用先进的常温脱氧新工艺，相对于传统的升温脱氧工艺，运行费用更低。本装置控制系统对所有动力设备和工艺设备进行统一监控，并具有完善的产品质量联锁和平安联锁功能。本装置采用的精密过滤器可保证不会有任何粉尘进入压缩机或产品气，保证了压缩机的使用寿命和产品质量。本装置控制软件的参数优化功能可使装置在任何时候都能到达最正确运行状态，提高了装置的运行效益，更好地保证产品质量。3、工艺设备本装置由于采用了终端净化装置，压缩机建议选择节能、可靠的活塞式压缩机。本装置非标设备按照GB-150标准设计制造，设计寿命20年。3.1、动力设备一览表序号名称主要规格材质数量〔台〕1无油气压缩机〔H〕250/10CS13.2、非标设备一览表序号名称主要规格材质数量〔台〕1储气罐10000V=1000m20R12缓冲罐5000V=150m20R13多级精密过滤别离器自动排水20R滤芯不锈钢34催化脱氧塔900V=6m16MnR15水冷却器800m20R160020R26吸附净化器1000V=9m16MnR47预枯燥器1320R18热交换器80016MnR29汽水别离器1000V=3.9m20R1小计17阀门序号名称规格材质数量单位生产厂家1手动DN6008台自动2台调节1台2手动DN40010台自动4台调节3台3手动DN3004台自动8台平安3台4工艺阀门一套三剂清单序号名称规格材质数量单位生产厂家1催化脱氧剂HC-1〔专利催化剂〕Φ3-54.5吨大连圣迈2脱氧枯燥剂DMN型，13XΦ3-523.0吨大连圣迈3吸附剂DL-30A15吨大连圣迈4吸附剂13X15吨大连圣迈4、控制系统及仪器仪表4.1、控制系统序号名称规格型号数量单位生产厂家1DCS中心控制单元PLC-S7-414H1套西门子2软件系统WINDOWS20001套微软编程STEP7V5.31组态WINCCV6.03打印机EPSON，喷墨1套4不间断电源5KVA1台梅兰日兰5主机2.8G，512M，80G，RW-ROM，21’1套6远程通讯1套西门子4.2、DCS控制系统主要配置表。序号说明数量生产厂家1S7-400HCPU1西门子2控制器安装机架1西门子3主机同步模块1西门子4同步连接光纤2西门子5FEPROM储存器卡2西门子7PS407电源模块10A2西门子8网络接口模块底板西门子，使用数量在初步设计时确定9I/O站的电源模块10I/O站专用导轨11I/O站的网络接口模块12I/O模块底板138通道模拟量通用输入模块144通道模拟量输出模块1516通道数字量输入模块1616通道数字量输出模块17PROF1BUS总线电缆18I/O模块连接器注：该配制表设备为标准配制，实际配制根据设备需求略有更改，均选用西门子产品。4.3、主要自控仪表序号名称数量单位生产厂家1主流量计1台克罗尼或日本横河2质量流量计〔再生〕2台SMC3一体化热电阻16套川仪4压力变送器6台西门子5水流报警器2台SMC6阀位检测器14台台湾和村7控制电磁阀14台台湾AIRTIC平安栅32台天津8产品H2O在线分析仪1套美国巴纳〔双氧单水检测器〕9产品O2在线分析仪10控制H2在线分析仪1套英国可燃气体报警器〔4点〕1套英国12现场压力、温度指示1套13仪表箱1套14标准气1套光明所154.4、仪表备件一览表序号名称、规格制造商数量1压力变送器西门子1台2电加热器2支3电磁阀DC24V台湾AIRTIC6台5阀位传感器2只6程控阀门密封件DN4002套DN3002套5、工程预算以15000Nm3/h为例单位：万元序号名称数量单价价格说明1储气罐〔T〕192922缓冲罐〔T〕139.3239.323无油压缩机〔H〕-250/623703704水冷却器239.679.25多级精密过滤器2