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文檔簡介
PAGEPAGE1KDON-4500/11000型空分設備使用說明書開封賽普空分設備有限公司2015年10月KDON-4500/11000型空分設備說明書(4K5ON-GC.SM)開封賽普空分設備有限公司PAGEi目錄TOC\u\t"標題,1"1.前言 -1-2.概述 -2-3.部機 -16-4.空分設備的起動 -23-5.裝置的管理 -39-6.停車和加溫 -44-7.安全規(guī)程 -50-8.裸體冷凍 -53-KDON-4500/11000型空分設備說明書(4K5ON-GC.SM)開封賽普空分設備有限公司54-1.前言空氣分離過程基本上為物理過程,它利用了空氣組分中各組分的物理特性。空氣分離設備是一種特殊的行業(yè),其操作的技術性要求很強,同時也是一種必須恪守相應操作規(guī)程的專業(yè)工種。國家對于包括氧、氮、氬在內的空氣制品,有很多的國家標準,而使用的相關機組也有許多標準。所以要求操作人員必須加強理論的學習??辗衷O備同時還是要求連續(xù)運轉的設備,對于操作中出現(xiàn)的問題,要根據(jù)相應的變化和基礎理論,對故障及時做出判斷,并及時做出相應的處理。對于易損易壞的部件,要定期保養(yǎng),以保證整個裝置的連續(xù)運行。由于空氣分離過程是建立在動態(tài)系統(tǒng)上的連續(xù)過程,系統(tǒng)平衡非常重要,主要包括物料的平衡和冷量(或者說熱量)的平衡,掌握好平衡,不僅僅需要技術,也需要靈敏和足夠的耐性,因為建立一個可靠穩(wěn)定的平衡,并非非常簡單。對于一知半解的新操作工,必須經培訓和實習后,方可上崗操作,并要求在實際的操作過程中,不斷加強理論學習。操作中,非操作人員禁止亂摸亂動!如果運行過程中出現(xiàn)非正常停車,必須查明原因并解決后方可繼續(xù)生產!本說明書是KDON-4500/11000型空分設備運轉及使用方面的說明書。在不違反操作規(guī)程的情況下,可靈活運用。有關下列機組請參照各自使用說明書:a自潔式空氣過濾器b離心式壓縮機組 c透平膨脹機組 d氮氣壓縮機組e低溫液體貯槽f儀控系統(tǒng) (4K5ON-GC-YK)g電控系統(tǒng) (4K5ON-GC-DK)
2.概述2.1主要指標主要指標單位設計工況備注加工空氣量m3/h~25000壓力MPa0.65溫度(進冷箱)℃≤15產品氧產量m3/h4500壓力(出冷箱)KPa150溫度℃12純度%O299.6產品氮產量M3/h11000壓力(出冷箱)KPa~13溫度℃12純度PPmO2<10液氮產量M3/h200壓力(出冷箱)KPa~200溫度℃飽和純度PPmO2<10注:壓力單位均為表壓力(下同),流量單位均為標準狀態(tài)(0℃,101.325KPa2.2基本原理和過程空氣分離設備的發(fā)展有上百年的歷史,它的發(fā)展也體現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)代化的進程,但總的目標是圍繞如何降低能耗,減少設備投資,使工藝簡單,操作安全和穩(wěn)定等幾方面,來不斷提高設備的設計、制造、安裝、控制及操作維護水平。在大中型設備上,通常采用低溫分離的辦法。它的基本原理是利用液化空氣中各組分沸點的不同,而將各組分分離開來。一般說這是一個物理過程,它充分利用了空氣中各組分的物(理)(特)性不同?;A理論:基礎理論只做了一般性的描述,具體可以參看相關專業(yè)技術書籍,如《低溫與制冷技術》、《現(xiàn)代空分設備技術與操作原理》等,操作可以參閱《新編制氧工問答》熱力學第一定律:當一定量的熱消失后,必定產生一定量的功,消耗一定量的功時,必定出現(xiàn)與之對應的一定量的熱,在功與熱的轉化過程中,工質的能量是改變的,但是熱和功轉換時在數(shù)量上必定守恒!熱力學第二定律:克勞修斯于1850年的描述是:熱不可能自發(fā)地、不付代價地從一個低溫物體傳給另一個高溫物體。溶液熱力學的基本原理:1、溶液和理想溶液的定義由兩種及兩種以上的組分組成的均勻的穩(wěn)定的液體叫溶液。溶液是混合物。物質有固體、液體和氣體三種狀態(tài),因此混合物也有三種狀態(tài),氣體混合物簡稱氣體;固體混合物稱為固溶體,如合金;液體混合物即溶液。溶液的均一性。溶液各處的密度、組成和性質完全一樣。溶液的穩(wěn)定性。溫度不變,溶劑量不變時,溶質和溶劑長期不會分離。溶液的組分數(shù)稱為“元”。理想溶液:當各組分混合成溶液時,沒有熱效應和體積的變化的溶液。溶液形成的過程伴隨著能量和體積的變化,可分為兩個過程:一是溶質分子的離散,這個過程需要吸熱以克服分子間的吸引力,同時增大體積;二是溶劑分子和溶質分子的結合,這是一個放熱過程同時體積縮小。整個過程的綜合情況是兩方面的共同作用。從分子模型上講,如果各組分分子的大小及作用力,彼此相似,當一種組分的分子被另一種組分的分子取代時,沒有能量的變化或空間結構的變化,則可以視為理想溶液。因為理想溶液所服從的規(guī)律較簡單,并且實際上,許多溶液在一定的濃度區(qū)間的某些性質常表現(xiàn)得很像理想溶液,所以引入理想溶液的概念,不僅在理論上有價值,而且也有實際意義。以后可以看到,只要對從理想溶液所得到的公式作一些修正,就能用之于實際溶液。拉烏爾定律、亨利定律、康諾瓦羅夫定律都是描述理想溶液性質的定律。2、拉烏爾定律Raoult法國物理學家,1887年,“在某一溫度下,稀溶液的蒸汽壓等于純溶劑的蒸汽壓乘以溶劑的摩爾分數(shù)”。數(shù)學描述:對任意理想溶液,在給定溫度下,有:pi=pi0*xiPi:第i組分的蒸汽壓力pi0:第i組分呈純質狀態(tài)時的飽和蒸汽壓力xi:溶液中第i組分的摩爾數(shù)例如:如果把純水放在一個密閉的容器里,并抽走上方的空氣。當水不斷蒸發(fā)時,水面上方汽相的壓力,即水的蒸汽所具有的壓力就不斷增加。當溫度一定時,汽相壓力最終將穩(wěn)定在一個固定的數(shù)值上,這時的汽相壓力稱為水在該溫度下的飽和蒸汽壓力。液態(tài)純物質蒸汽所具有的壓力為其飽和蒸汽壓力時,汽液兩相達到了相平衡。飽和蒸汽壓是物質的一個重要性質,它的大小取決于物質的本性和溫度,飽和蒸汽壓越大,表示該物質越容易揮發(fā)。拉烏爾定律的理解。第i組分的飽和蒸汽壓力可以理解為:在給定溫度下的最大揮發(fā)量。由于第i組分在溶液中僅占有Xi份額,所以揮發(fā)量在最大揮發(fā)量的基礎上按Xi比例縮小。3、亨利定律英國,1803,:“在一定溫度下,某種氣體在溶液中的濃度與液面上該氣體的平衡壓力成正比?!睌?shù)學描述:對任意理想溶液,在給定溫度下,有:Pi第i組分的蒸汽壓力Kx,i第i組分的x濃度下的亨利常數(shù),其值由實驗確定。Xi溶液里第i組分的摩爾成分4、康諾瓦羅夫定律理想溶液,液相里的濃度和氣相里的濃度是不同的,對于高沸點(較低蒸汽壓)的組分,它在氣相里的濃度大于它在液相里的濃度;對于低沸點(較高蒸汽壓)的組分,它在液相里的濃度大于它在氣相里的組分。不同溫度下的相液平衡對應著不同的氣液濃度差,該濃度差是分離的基礎??抵Z瓦羅夫第一定律是精餾原理的基礎??抵Z瓦羅夫第二定律主要證明了共沸點的存在,共沸點即某組分在氣液相中濃度一樣的點。共沸溶液是不可能用精餾法分離成純質的。但是,可以通過改變壓力,使準備進行精餾處理的溶液不處于共沸點位置上。5、二元溶液相平衡A壓力-濃度圖B由P~X~Y形成T~X~YC溫度-濃度圖(1)曲線兩端點分別代表純組分的沸點,左端點代表純輕組分沸點,右端點代表純重組分沸點。(2)上方曲線代表飽和蒸汽線,也稱為露點線,該線上方的區(qū)域代表過熱蒸汽區(qū);下方曲線代表飽和液體線,也稱為泡點線,該線下方的區(qū)域代表過冷液體區(qū)。DX-Y-濃度圖(1)圖中曲線上任意點D表示組成為x的液相與組成為y的氣相互成平衡,且表示點D有一確定的狀態(tài),該曲線稱為平衡曲線。(2)圖中對角線為x=y的直線,作查圖時參考用。由T-X-Y圖生產X-Y圖(3)當y>x時,平衡線位于對角線上方,平衡線離對角線越遠,表示該溶液越容易分離。(4)在總壓變化不大時,外壓對平衡線的影響可忽略,但t-x-y圖隨壓力變化較大。6.空氣分離的基本原理氣體混合物經多次部分冷凝后,在氣相中獲得高純度的易揮發(fā)組分。液體混合物經多次部分蒸發(fā)后,在液相中獲得高純度的難揮發(fā)組分。連續(xù)蒸發(fā)和冷凝——精餾經過連續(xù)的蒸發(fā)和冷凝,物料在塔板或者填料表面上進行接觸,實現(xiàn)傳質和傳熱的交換,從而達到混合物中不同組分的有效分離,可以獲得高純度的產品??辗衷O備對于不同的產品要求,需要相應的流程組織。要達到空氣分離的目的,空分裝置的工作基本上包括下列過程:⑴空氣的過濾和壓縮⑵空氣中水分和二氧化碳的消除⑶空氣被冷卻到液化溫度⑷冷量的制?、梢夯示s⑺危險雜質的排除=8\*GB2⑻產品的壓縮和貯存以上的過程都必需建立在質量平衡及能量平衡的基礎上,在正常運行的過程中要始終保持這種動態(tài)的平衡,因此,操作中要緩慢調節(jié),以保證工況穩(wěn)定。2.2.1空氣的過濾和壓縮大氣中的空氣先經過空氣過濾器過濾其灰塵等機械雜質,然后在離心式壓縮機中被壓縮到所需的壓力,由中間冷卻器提供級間冷卻,壓縮產生的熱量被冷卻水帶走。理論上,級數(shù)越多,壓縮過程越接近于等溫過程,效率越高。2.2.2空氣中水分和二氧化碳的清除加工空氣中的水分和二氧化碳若進入空分設備的低溫區(qū)后,會形成冰和干冰,就會阻塞換熱器的通道和塔板上的小孔,因而配用分子篩吸附器來預先清除空氣中的水分和二氧化碳,進入分子篩吸附器的空氣溫度約為10℃。分子篩吸附器成對切換使用,一只工作時另一只再生。吸附器的設計必須按照吸附的操作條件、吸附入口處的雜質濃度、吸附劑的性質等條件進行,然后按照工藝要求的純化后最大允許濃度,來確定吸附器的尺寸及吸附劑數(shù)量。分子篩吸附劑對所有碳氫化合物(CmHn)的吸附效率不盡相同,就吸附而言,對較大分子和較復雜分子更為有效,例如:對丙烷和丁烷的吸附要比乙烷效果好。實際上,乙炔在任何情況下都會被吸附的很好,而甲烷和乙烷無論采取什么吸附條件和吸附劑都不能除去。2.2.3空氣被冷卻到液化溫度空氣的冷卻是在主換熱器中進行的,在其中空氣被來自精餾塔的返流氣體冷卻到接近液化溫度。與此同時,低溫返流氣體被復熱。冷熱氣體間的溫差造成的熱量損失,為系統(tǒng)的復熱不足熱量損失。2.2.4冷量的制取由于絕熱損失、換熱器的復熱不足損失、冷箱中低溫液體產品輸出及液體泵壓縮液體對系統(tǒng)的輸入功等,系統(tǒng)不可避免地存在一些熱量損失,而這一部分損失,需靠不斷補充冷量的方式,進行補償。分餾塔所需的冷量,是由壓縮空氣在膨脹機中,經等熵膨脹,以及系統(tǒng)的等溫節(jié)流效應(如自由膨脹、氣體通過節(jié)流閥的等焓膨脹)而獲得的。2.2.5液化液化的前提是,氣體被另一種溫度更低的氣體或液體,冷卻至露點溫度。通常是低溫低壓氣體或液體,來冷卻高溫高壓氣體,并使之液化。在起動階段,加工空氣在主換熱器和過冷器中,與返流低溫氣體換熱而被部分液化,在正常運行中,氮氣和液氧的熱交換,是在冷凝蒸發(fā)器中進行的,由于兩種流體壓力的不同,氮氣被液化而液氧被蒸發(fā),氮氣和液氧分別由下塔和上塔供給,這是保證上、下塔精餾過程的進行所必需具備的條件。(注:起動時,大部分氣體也是在主冷中被冷卻至液化溫度而被液化的)。2.2.6精餾實現(xiàn)空氣產品的最終分離,是在精餾塔中實現(xiàn)的。理論上,空氣中的大多數(shù)成分,都可經過低溫精餾得到分離??諝猱a品的提取率,依照不同的流程而不同。提取率的高低,可以基本反映設備的技術水平,在同樣理論板的情況下,體現(xiàn)了精餾的好與壞,但并不是衡量裝置優(yōu)劣的唯一條件,還應考慮產品構成、單位能耗及控制水平等諸多因素。隨著全精餾技術的發(fā)展,以及增壓透平膨脹機的應用,氬產品的提取率較常規(guī)制氬有較大的提高,這樣氧、氮產品的提取率也相應提高??諝庵?9.04%是氧氣加氮氣,0.932%是氬氣,它們基本不變。氫、二氧化碳和碳氫化合物視地區(qū)和環(huán)境在一定范圍內變化,空氣中的水蒸汽含量,隨著飽和溫度和地理環(huán)境條件影響,而變化較大。水蒸汽和二氧化碳具有和空氣不大相同的性質,在大氣壓力下,水蒸汽達到0℃和二氧化碳達到-79℃時,就分別變成冰和干冰。在空分設備的工藝流程中,冰和干冰會阻塞板式換熱器的通道和精餾塔篩板上的小孔。因此這些組分必須在空氣進入保冷箱前除去。空氣中的危險雜質是碳氫化合物,特別是乙炔,在精餾過程中如乙炔在液空和液氧中濃縮到一定程度就有發(fā)生爆炸的可能,因此乙炔在液氧中含量規(guī)定不得超過0.1PPm,這必須予以充分的注意。稀有氣體中的不凝性氣體空氣中主要組分的物理特性如下表2.1和表2.2。表2.1名稱化學符號體積百分比重量百分比氮氧氬二氧化碳氦氖氪氙N2O2ArCO2HeNeKrXe78.08420.950.9320.030.000460.00160.000110.00000875.523.11.290.050.000060.00110.000320.00004表2.2名稱化學符號氣化溫度℃熔化溫度℃密度臨界點Kg/m3(G)Kg/L(L)℃10-1MPa(G)氮氧氬氦氖氪氙N2O2ArHeNeKrXe-195.8-183-185.7-268.9-246.1-153.2-108.0-209.86-218.4-189.2-272.55-248.6-157.2-111.81.251.431.7840.180.7481.7351.6640.811.141.40.1251.2042.1553.52-147-119-122-267.7-228.7-63.7+16.634.551.349.592.33528.135660.1分離過程可獲得相當產量的高純度產品。精餾過程(以篩板塔為例)是借助塔板,使上升蒸汽與下降液體不斷接觸,液體中易揮發(fā)組分吸熱蒸發(fā),氣體中難揮發(fā)組分放熱冷凝,而在任何一塊塔板上,液體的平均組分都應保持不變。這樣,在塔的總高范圍內,存在一定的濃度梯度,即在塔頂可獲得高純度的易揮發(fā)組分(N2),而在塔底部可獲得(O2)富集物。但是單靠一個單級精餾塔是無法徹底有效分離空氣,要同時得到氧、氮產品,精餾系統(tǒng)必須有兩個塔。空氣的精餾是在氧—氮混合物的氣相與液相接觸之間的熱質交換過程中進行的,氣體自下而上流動,而液體自上而下流動,該過程由篩板(填料)來完成。由于氧、氮組分沸點的不同,氮比氧易蒸發(fā),氧比氮易冷凝。氣體逐板(段)通過時,氮濃度不斷增加,只要有足夠多的塔板(填料),在塔頂即可獲得高純度的氮氣;反之液體逐板(段)通過時,氧濃度不斷增加,在下塔底部可獲得富氧液空,在上塔底部可獲得高純度氧氣。在下塔中空氣被初次分離成富氧液空和氮氣,液空由下塔底部抽出后經節(jié)流送入和液空組分相近的上塔某段上,一部分液氮由下塔頂部抽出后經節(jié)流送入上塔頂部,液空和液氮在節(jié)流前先在過冷器中過冷??諝獾淖罱K分離是在上塔進行。產品氧氣是由上塔底部抽出,而氮氣由上塔頂部抽出,并通過主換熱器復熱到常溫后送出。2.2.7危險雜質的排放空氣中的危險雜質是碳氫化合物,特別是乙炔。在精餾過程中如乙炔在液空和液氧中濃縮到一定程度就有發(fā)生爆炸的可能,因此,乙炔在液氧中含量規(guī)定不得超過0.1PPm。國內外的研究發(fā)現(xiàn),氧化亞氮(N2O)在主冷中的集聚,也有可能性導致爆炸發(fā)生,因此,它在主冷中的含量,也應積極控制。我們基本可以認為,冷凝蒸發(fā)器是空分裝置里較危險的設備,特別是干式蒸發(fā)器。在冷凝蒸發(fā)器中,由于液氧的不斷蒸發(fā),將會使碳氫化合物有濃縮的危險,即當一定的碳氫化合物溶解物,在達到極限而出現(xiàn)過飽和時,就會出現(xiàn),這些碳氫化合物將以固體或液體的形式,富集在液氧槽表面或底部,從而導致在液氧中形成易爆炸的混合物。但是只要從冷凝蒸發(fā)器中連續(xù)排放部分液氧,就可防止?jié)饪s。而當在冷凝蒸發(fā)器中提取液氧時(不小于1%氧產量),就可以不用再另外排放液氧,來防止碳氫化合物濃縮。對于從冷凝蒸發(fā)器中,液氧直接用來轉化為產品的空分設備,如液氧內壓縮流程、全液體裝置,碳氫化合物是較難濃縮的。表2.3為碳氫化合物的物理性能表,表2.4為碳氫化合物在液氧中的最大允許濃度表。表2.3為碳氫化合物的物理性能成份代號蒸發(fā)器內雜質的溶解極限在液氧中的揮發(fā)度PPM(體積)PPM(體積)甲烷CH4可混合0.12乙烷C2H6250,0005.2X10-6乙炔C2H262.4X10-2乙烯C2H430,0002.0X10-3丙烷C3H860,0005.0X10-7丙烯C3H610,0005.0X10-7正丁烷C4H107006.0X10-7異丁烷C4H102,5001丁烯C4H81,500異丁烯C4H82001、3丁二烯C4H625戊烷C5H12501戊烷C5H10300表2.4為碳氫化合物在液氧中的最大允許濃度成份代號主蒸發(fā)器內的最大允許濃度在富液中的濃度高特高高PPMPPMPPM(體積)甲烷CH42505002.5乙烷C2H61252505.0乙炔C2H20.51.00.1乙烯C2H41252501.0丙烷C3H885170丙烯C3H685170正丁烷C4H102040異丁烷C4H102040丁烯C4H810201丁烯C4H82040非揮發(fā)物0.51.02.2.8產品的壓縮和貯存工業(yè)生產所需的氣體,一般都需要一定的壓力,以滿足生產工藝的需要。深冷裝置生產的產品,其出裝置的壓力,依據(jù)流程型式不同,產品輸送分內壓縮、外壓縮及直接輸送等幾種,其流程的組織存在著很大的差異,但總體的能耗的差異,并不十分明顯,只是操作維修各有特色。以往利用氧、氮壓縮機輸送產品(外壓縮),是因為全低壓空分設備產品的出裝置壓力為低壓,其壓力不能直接滿足工藝生產的要求。隨著技術的不斷進步,內壓縮流程在大中型空分設備上,被廣泛應用,這樣就利用較小的液體泵,取代了大型的氧氣透平壓縮機和氮壓機,其壓縮的能量消耗,由怕污染的危險介質——氧的壓縮,轉移到空氣的壓縮,安全性及可靠性都大大增加,況且液體泵的備機備用成本較低。內壓縮流程的組織,在整個工廠能耗大致相當?shù)那闆r下,還可使稀有氣體產品的總量,大幅提高。當產品作為備用貯存時,通常為液體,因為貯存液體,所占容積小,運輸較方便,例如1M3液氧可汽化成800M3的氣體;1M3液氮可汽化成637M2.3工藝流程概述原料空氣自吸入塔吸入,經空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質??諝饨涍^濾后在離心式空壓機中經壓縮至0.65MPa左右,經空氣冷卻塔預冷,冷卻水分段進入冷卻塔內,下段為循環(huán)冷卻水,上段為低溫冷凍水,空氣自下而上穿過空氣冷卻塔,在冷卻的同時,又得到清洗??諝饨浛諝饫鋮s塔冷卻后,溫度降至~10℃空氣經凈化后:一路去膨脹機的增壓機中增壓后,增壓空氣進入換熱器,在冷卻至-113℃后進入透平膨脹機膨脹制冷,膨脹氣體直接進入上塔參加精餾;其余空氣直接進入主換熱器,在低壓主換熱器中與返流氣體(純氧、純氮、污氮等)換熱加工空氣經下塔的精餾,在頂部獲得氮氣經主冷凝蒸發(fā)器冷凝。由主冷凝蒸發(fā)器冷凝的液體一部分作為下塔的回流液,一部分經過冷器過冷后,再節(jié)流后作為上塔回流液送至上塔頂部。在下塔底部得到的富氧液空,經過冷器過冷后節(jié)流至上塔中部參與精餾。污氮氣從上塔上部引出,并在過冷器及主換熱器中復熱后送出分餾塔外,部分作為分子篩吸附器的再生氣體,其余送入水冷塔作為冷源冷卻外界水。氮氣從上塔頂部引出,在過冷器及主換熱器中復熱后出冷箱作為產品氮氣送出,去氮氣壓縮機加壓后送往用戶。在上塔底部得到液氧,一部分液氧進液氧蒸發(fā)器與空氣換熱后汽化為氧氣,同時得以增壓,這部分氧氣經主換熱器復熱后去用戶管網(wǎng);另一部分液氧在主冷凝蒸發(fā)器內與下塔頂部氮氣換熱被氣化后作為上塔的上升氣體進行精餾。
3.部機這里所列的是由開封賽普空分設備有限公司制造和配套的主要部機,以下對部分部機及保冷箱內的單元設備作簡要說明。3.1自潔式空氣過濾器符號:AF1、AF2工廠代號:作用:清除空氣中的機械雜質及灰塵結構型式:脈沖自潔式。(戶外立式安裝)介質:空氣流量:450Nm3/min過濾效率:2μm>99.99%,1μm>99.96%設計溫度:-40℃~+45工作阻力:150~650Pa報警阻力:1000Pa(可設定)氣源壓力:0.45-0.8MPa,最高0.9MPa耗氣量:≤0.2M3控制系統(tǒng)電源及耗量:AC220V/50HZ/250mA,耗電量≤200W結構型式:立式,由粗濾網(wǎng)、過濾筒、自潔噴嘴、反吹管、文氏管及編程控制儀等組成。由N只電磁閥,將M只濾筒平均分開,由時間或阻力控制,逐一通過文丘里管,對過濾器反吹,反吹氣體采用潔凈中壓儀表氣。3.2離心式壓縮機符號:AC1、AC2介質:空氣流量:25500Nm3/h進氣壓力:100kPa(A)進氣溫度:32排氣壓力:0.64MPa(G)排氣溫度:≤1203.3空氣冷卻塔符號:AT1101工廠代號:作用:把出空壓機的高溫氣體(~120℃)冷卻到8~結構:立式圓筒型直接接觸塔,分上下二段,內裝散裝填料、格柵、布水器,出口安裝高效除霧器。使用方式:出空壓機的空氣從下部進入空冷塔,水通過布水器均勻地分布到填料上,水從上往下流,空氣從下穿過填料層,在其間空氣被水洗滌并冷卻后,最終在塔頂被除霧器分離水分后出塔,升溫后的冷卻水從塔底排出。進塔的冷卻水溫≤32℃,冷凍水溫為8~10℃3.4水冷卻塔符號:WT1101工廠代號:作用:利用分餾塔出來的低溫干燥氮氣和污氮氣預冷卻外界供水,使之有較低的溫度,經過氨蒸發(fā)器進一步冷卻后輸送至空冷塔上段,用于冷卻工藝空氣。結構:立式圓筒體,內設支撐板,以支撐填料。填料為聚丙烯鮑爾環(huán)。使用方式:外界供水(溫度為~303.5分子篩吸附器符號:MS1201、MS1202工廠代號:作用:吸附空氣中的水分、二氧化碳及乙炔等碳氫化合物,使進入冷箱的空氣純凈。結構:立式圓筒體使用方式:空氣通過床層時,由分子篩將空氣中的水分、二氧化碳、乙炔等碳氫化合物吸附(分子篩的吸附特性見表3.1),凈化后的空氣二氧化碳含量<1PPm。在再生周期中,分子篩吸附劑先被高溫干燥污氮反向加熱再生后,再被常溫干燥污氮冷卻到常溫。分子篩吸附器成對交替使用,一只工作時,另一只被再生。在正常運行時,污氮的再生溫度為150~180℃,如異常運行時,如分子篩帶水或長久閑置時,需特殊再生,再生溫度為24再生的具體目標是在規(guī)定的時間內,能使分子篩在加熱后,冷吹的溫度峰值達到~130℃用于再生的污氮氣流量為6000m3/h,壓力為10Kpa。第一次開車時表3.1分子篩的吸附特性表分子篩型號13XAPG-1/8"化學類型鈉沸石平衡水能力(70%、RH、25℃28%重量吸收CO2的能力(2mmHg柱、25℃6.8%重量吸收H2S的能力(100mmHg柱、25℃17%重量吸收CH3HS的能力(100mmHg柱、25℃21%重量散裝比重KG/m3660平均吸熱KJ/KG?℃4400比熱KJ/KG?℃0.92顆粒尺寸mm1.7-2.4,2.8-4.0抗壓強度KG2.37.0裝運時的水分最大含量(L、O、C550℃1%重量3.6電加熱器符號:EH1201、EH1202工廠代號:作用:對污氮氣進行加熱,用于分子篩吸附劑的再生使用方式:空分設備起動時,利用中壓空氣旁通作再生氣,對分子篩吸附劑的再生;當污氮氣流量足以維持再生時,將再生氣進行倒換,加熱的時間由程序控制,一般認為加熱及冷吹過程中,吸附器再生出口溫度峰值,達到120~140℃時,再生合格。當電加熱器在再生氣通過時自動工作。再生氣被加熱,蒸汽被冷凝成水,放出熱量。3.7主熱交換器符號:E1、E2作用:進行多股流之間的熱交換結構:為多層板翅式,各通道中的冷熱氣流通過翅片和隔板進行良好的換熱。使用方式:主換熱器對經分子篩吸附器除去水分和二氧化碳的壓縮空氣進行冷卻,直至達到接近液化溫度,各返流氣在此被加熱到常溫。膨脹空氣從中部抽出。3.8過冷器符號:E4作用:對低溫液體進行過冷,以減少液空、污液氮和液氮節(jié)流后的氣化率,從而達到精餾更好的目的。結構:為多層板翅式。相鄰通道間物流通過翅片和隔板進行良好的換熱。使用方式:液空、污液氮和液氮在流經過冷器時被氮氣和污氮氣進一步冷卻,使之低于飽和溫度,這樣,液空、污液氮和液氮在節(jié)流后可以減少氣化,改善上塔的精餾工況。3.9冷凝蒸發(fā)器符號:K1作用:供氮氣冷凝和液氧蒸發(fā)用,以維持精餾塔精餾過程的進行。結構:為多層板翅式,相鄰通道的物流通過翅片和隔板進行良好的換熱。使用方式:冷凝蒸發(fā)器置于上、下塔之間,下塔上升的氮氣在其間被冷凝,而上塔回流的液氧在其間被蒸發(fā)。這個過程得以進行,是因為氮氣壓力高,液氧壓力低。例如氮氣壓力為0.46MPa時,液化溫度為95.5K,而液氧在壓力為0.039MPa時,蒸發(fā)溫度93.6K,兩者溫差1.9K。這樣,氮氣的冷凝和液氧的蒸發(fā)就可進行。各類冷凝蒸發(fā)器都 是按此原理進行的,只是冷凝和蒸發(fā)的介質不同而已。3.10下塔與上塔代號:下塔C1、上塔C2作用:利用混合氣體中各組分的沸點不同,將其分離成所要求純度的組分。結構:下塔塔筒為圓筒形,下塔內裝篩板,篩板上設置溢流裝置。上塔內裝篩板,篩板上設置溢流裝置。使用方式:下塔精餾過程中,液體自上往下逐一流過每塊篩板,由于溢流堰的作用,使塔板上造成一定的液層高度。當氣體由下而上穿過篩板小孔時與液體接觸,產生了鼓泡,這樣就增加了汽液接觸面積,使熱質交換過程高效地進行。低沸點組分逐漸蒸發(fā),高沸點的組分逐漸液化,至塔頂就獲得低沸點的純氮,在塔底獲得高沸點的富氧液空組分。上塔精餾過程類似下塔,上升氣體中低沸點份(氮)含量不斷提高,高沸點組分(氧)被大量的洗滌下來,形成回流液最終在塔頂?shù)玫降头悬c純氮氣,塔底得到高沸點的純液氧。3.11透平膨脹機代號:ETA、ETB型號:結構:可調噴嘴、徑軸流反動式、增壓機制動介質:空氣流量:增壓機3500m膨脹機3500m進出口壓力:增壓機0.72Mpa/1.0541MPa(A)膨脹機1.0321MPa/0.145MPa(A)膨脹機進出口溫度:160K/100K增壓機進出口溫度:288K/330.5K3.12氧氣放空消音器代號:SL101產品代號:4058.00300作用:本消音器用于出塔的產品氧氣放空消音之用,裝于氧氣放空管道上。結構:以超細玻璃棉作為消聲材料,利用玻璃棉的摩擦和粘滯阻力使聲能變?yōu)闊崮芏晃?,達到消音效果。3.13液氧蒸發(fā)器代號:K2產品代號:作用:供空氣冷凝和液氧蒸發(fā)用。結構:為多層板翅式,相鄰通道的物流通過翅片和隔板進行良好的換熱。使用方式:在上塔底部的液氧由于位置較高有一定勢能,在重力作用下勢能減小而壓力逐漸增大,至液氧蒸發(fā)器進口處已有約100KPa。液氧進入液氧蒸發(fā)器,吸收由較高壓力空氣冷凝放出的熱量而蒸發(fā)成氣體。這部分氧氣經主換熱器復熱,后去用戶管網(wǎng)。3.14冷水機組作用:為空氣冷卻塔上部提供低溫冷凍水。進水溫度:~12出水溫度:~73.15冷卻水泵代號:WP-A,WP-B型號:KQW100/220-30/2作用:為空氣冷卻塔中部輸送常溫水進水溫度:3揚程:60M,與之對應流量為70m結構及使用:填料密封的單級離心泵。運轉時,水自填料處的泄漏量,應控制在60滴/min。使用前,應閱讀泵的使用維護說明書,以確定泵的性能曲線,明確流量、壓力及效率之間的關系。3.16冷凍水泵代號:WP-C,WP-D型號:KQW80/300-30/2作用:為空氣冷卻塔上部輸送低溫冷凍水進水溫度:8揚程:100M,與之對應流量為56m結構及使用:機械密封的多級離心泵。運轉時,水自填料處的泄漏量,應控制在60滴/min。使用前,應閱讀泵的使用維護說明書,以確定泵的性能曲線,明確流量、壓力及效率之間的關系。3.17氮氣放空消音器代號:SL102產品代號:4058.00400作用:本消音器用于出塔的產品氮氣放空消音之用,裝于氮氣放空管道上。結構:以超細玻璃棉作為消聲材料,利用玻璃棉的摩擦和粘滯阻力使聲能變?yōu)闊崮芏晃?,達到消音效果。
4.空分設備的起動4.1起動應具備的條件:自本步驟起,裝置將進入實質的試車階段。因此要求參加試車的人員,必須掌握一定的操作知識,并清楚各部機之間的內在關系。要認真讀完有關的說明書,并很好的理解,必要之處要進行注解。嚴禁未經培訓或一知半解者上崗操作。第一次起動時,各專業(yè)人員必須在崗。4.1.1空分設備所屬管道、機械、電氣(高壓HV、中壓MV、低壓LV),儀表(傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器、調節(jié)閥、測量分析儀表、DCS等)等安裝完畢,校驗合格。4.1.2所有運轉機械設備,如空壓機、膨脹機、水泵等均具備起動條件,有的應先進行單機試車。4.1.3所有安全閥調試完畢,并投入使用。4.1.4所有手動,氣動閥門開關靈活,各調節(jié)閥需經調試校驗。4.1.5所有機器、儀表性能良好,并具備使用條件。4.1.6分子篩吸附器程序控制調試完畢,運轉正常,具備使用條件。4.1.7冷箱內低溫設備的管道加熱,吹刷完畢,并經檢測合格。4.1.8V457、V458膨脹機防喘振閥門打開,空壓機放空閥和防喘振閥全開外,空分設備所有閥門應處于關閉狀態(tài),特別要檢查膨脹機噴嘴調節(jié)閥門必須處于關閉,且應在自動保護狀態(tài)。4.1.9供電系統(tǒng)正常工作。起動前必須向上級電網(wǎng)申請啟動,且對方應清除啟動負荷。4.1.10供水系統(tǒng)正常工作。4.2起動準備起動前應對保冷箱內的管道和容器進行徹底加溫和吹刷(具體步驟參閱6.停車和加溫)。對于低溫下工作的各個部分都不能有液態(tài)水分和機械雜質存在。除分析儀表和計量儀表外,所有通向指示儀表的閥必須開啟,接通溫度測量儀表,并進行以下各操作步驟:⑴起動循環(huán)冷卻水系統(tǒng)⑵起動用戶儀表空氣系統(tǒng)及分子篩純化器系統(tǒng)的切換系統(tǒng)⑶起動空氣壓縮機⑷起動空氣預冷系統(tǒng)⑸吹掃空氣管路下面將以上各步驟加以敘述,有關閥門的狀態(tài)和儀表檢測將另列附表4.2啟動準備。4.2.1起動冷卻水系統(tǒng)⑴通知做好供循環(huán)冷卻水的準備工作并起動⑵打開冷卻水的進、出口閥4.2.2起動儀表空氣系統(tǒng)和純化系統(tǒng)切換程序⑴開啟各空氣切換管路⑵將備用儀表空氣(由用戶提供)接通⑶接通程序控制器,投至暫停狀態(tài)⑷接通切換閥,并檢查切換程序⑸按儀控說明書和儀表制造廠的說明,將除分析和計量儀表以外的全部儀表投入。4.2.3起動空氣透平壓縮機詳細參閱“空氣透平壓縮機使用維護說明書”,并仔細檢查空壓機的起動條件是否具備,聯(lián)鎖系統(tǒng)是否可靠正常,是否有影響正常運行的隱患等。⑴起動空氣過濾器(按過濾器使用說明書操作)⑵接通冷卻水系統(tǒng)⑶作好電機的啟動準備⑷按說明啟動空氣壓縮機⑸打開送出閥,增加導葉開度,逐步關小放空閥,以增加壓縮機后的壓力,無論何種情況下,都不允許對空壓機的快速升壓!為防止升壓后開閥對空冷塔填料層的沖擊,要求在確認空壓機完全起動起來后,先開送出閥,再開導葉和關放空閥門。4.2.4起動空氣預冷系統(tǒng)檢查全部指示儀表檢查空氣預冷系統(tǒng)的儀電系統(tǒng)檢查冷水機組的冷凝器打開冷卻水進、出口閥緩慢增加空壓機出口空氣壓力,并導入空氣冷卻塔中,待壓力穩(wěn)定并大于0.4MPa時,啟動水泵WPA(或WPB)、WPC(或WPD)、冷水機組Ru1101。待啟動系統(tǒng)穩(wěn)定后逐漸開大進塔調節(jié)閥V1120、V1127,流量的調節(jié)應以空氣出塔溫度TIA-1102不大于10℃接通空冷塔、水冷塔液面自動調節(jié)系統(tǒng)。慢慢增加空氣壓縮機排出壓力至0.62MPa。4.2.5起動分子篩純化系統(tǒng)切換程序的運行(手動)檢查、調節(jié)、確定各控制閥門閥位正常打開V1253,檢查空氣中是否有游離水,若有應讓空氣中游離水通過吹除閥排掉。手動打開空氣出分子篩吸附器V1203(或V1204)切換閥,緩慢打開MS1201(或MS1202)啟動充氣閥V1251(或V1252),向分子篩吸附器充氣至壓力與空冷塔平衡后,保持壓力穩(wěn)定。手動打開吸附器空氣進口閥V1201(或V1202),再關V1251(或V1252)。手動打開未工作的分子篩吸附器再生流路閥門V1208(或V1207)、V1206(或V1205),加熱器出口閥V1238(或V1239)、電加熱器進口閥V1236(或V1237)。緩慢打開空氣作再生氣流路閥V1245,嚴格控制PI-1204壓力小于0.04MPa,FIS-1202流量指示大于6000Nm3/h。啟動電加熱器。調整均壓時間、泄壓時間。分子篩吸附器的起動(包括吸附和再生),至少正常運行一個周期后,才能向分餾塔送氣。注;為保證變壓器的可靠、安全運行,在電加熱器運行中請務必保證電加熱器和螺桿機分別在不同低壓供電段運行,嚴禁在低壓供電同一段運行電加熱器和螺桿機。4.2.6吹刷空氣管路吹刷的目的是除去雜質和灰塵等,并檢查有沒有水滴存在。吹刷用的氣體是出分子篩吸附器的常溫干燥空氣。每一只吹除閥均打開進行吹除,一直到沒有灰塵和水汽為止。吹掃時,應當明確吹掃流路,需要干燥的設備,逐漸使流路處于工作狀態(tài),但要嚴格防止低壓系統(tǒng)超壓。吹掃時,應盡可能將壓力指示的儀表投入使用,其它儀表管可以在吹掃時,一同干燥和疏通。為防止吹除閥門,特別是面密封結構的閥門被異物卡住,破壞密封面,要求在吹掃時,吹除閥一定不要硬性關閉,待停車檢查后,再關嚴。⑴空氣導入空氣管線操作全開下塔吹除閥V307和V17,部分開啟主換熱器空氣調節(jié)閥V101、V102。先緩慢打開V1223,再開V1222,注意出純化系統(tǒng)壓力表PI-1201(或PI-1202)的壓力指示要穩(wěn)定,不要有明顯下降。觀察空氣進塔壓力PI-1的壓力指示要緩慢上升。閥門操作應緩慢,當聽到有氣流通過時,就應當停止動作,避免分子篩床層激烈波動,快速的充壓會沖壞下塔塔板;如果出現(xiàn)這樣情況,將會對整個工廠的生產,造成嚴重影響,必須注意。⑵接通各空氣流路A第一流路:吹刷下塔C1及起動管線:下塔C1→V307→大氣冷凝器液氮側→V306→大氣(此過程,先全開V11,再全關V11閥)B第二回路:吹刷上塔C2及相應的管路吹除閥 V309→大氣V311→大氣V5→K2 V1E1/2→V104→SL101→大氣V1下塔C1→E4V11V2V11V2C2E4→E1→V107→SL102→大氣下塔C1→E4V11V2V11V2C2E4→E1→V1232→WT1101→大氣V18→V19→貯槽→大氣⑶注意事項:A.用露點儀檢查各吹除閥出口氣體的含水量,當各吹除閥出口氣體的露點≤-35℃B.在吹除各流路過程中,要逐漸開大V101、V102,既要避免壓力下降又要保證有足夠量的吹刷用氣。C.嚴格控制上塔壓力PI-2<0.05MPa,避免上塔超壓。D.在接通各系統(tǒng)時,必須先開吹除閥,再開入口閥;停止吹刷時應先關入口閥,再關出口閥。吹掃結束時,為防止有異物卡在銅閥的密封面上,要求在關閉吹除和排放閥時,不要關死,待停車檢查后再關嚴。E.在吹刷過程中,應密切監(jiān)視空壓機的壓力控制,空壓機排壓不得低于0.6MPa,且壓力不要有大的波動,如果波動過大,應改為手動控制。表4.2閥門狀態(tài)和儀表檢測項目點閥門代號閥門狀態(tài)測量點測量值備注4.2.1起動冷卻水系統(tǒng)用戶4.2.2起動儀表空氣系統(tǒng)接通用戶提供的儀表氣源1將備用儀表空氣接通壓力:0.48MPa2起動切換程序控制器3按儀控說明書和儀表制造廠的說明書,將除分析和計量儀表以外的全部儀表投入4.2.3起動空氣壓縮機按空氣過濾器使用說明書操作1空氣過濾器投入2起動空氣透平壓縮機按“空氣透平壓縮機操作使用說明書”操作當空氣壓縮機出口壓力達到0.45MPa時才可起動空氣預冷系統(tǒng)(1)檢查供油和供水系統(tǒng)(2)做好電機的起動準備(3)按說明書起動空氣壓縮機4.2.4起動空氣預冷系統(tǒng)1向空冷塔送入空氣PIAS-1101>0.4MPa2準備啟動冷卻水泵(1)V1121(或V1122)開泵進口閥(2)V1125(或V1126)開泵出口閥(3)啟動水泵WPA(或WPB)(4)V1127逐漸開大FI-1101(5)V1129、V1130、V1131開LICAS-1130投入(6)V1130調節(jié)LI-1101LICAS-1130穩(wěn)定液面檢查儀表3準備啟動冷凍水泵(1)V1112(或V1113)開泵進口閥此前V1103已投運,水冷塔有液位~800(2)V1116(或V1117)開泵出口閥(3)啟動冷凍水泵WPC(或WPD)(4)投入冷水機組(5)V1120逐漸開大FI-1102~14t/hTIA-1102≤10(6)V1103調節(jié)LICA-1103設計值600觀察液面(7)V1130投自動LICAS-1130設計值800液面穩(wěn)定4.2.5起動分子篩純化系統(tǒng)1起動切換系統(tǒng)(1)備用儀表空氣接通(2)接通程序控制器(3)并檢查切換程序(4)按儀控說明書和儀表制造廠說明書,將除分析和計量儀表以外的全部儀表投入2起動電加熱器EH1201(或EH1202)V1208(或V1207)V1206(或V1205)V1238(或V1239)、V1236(或V1237)V1245開開開開3V1245EH1201(或EH1202)手調開PI-1204FIS-1202~0.015MPa~6000m4使入純化器前的空氣壓力和溫度逐步達到要求空氣的壓力和溫度達不到設計要求,可將空氣送入純化器但暫不把空氣送入分餾塔在空氣送入分餾塔前二只純化器須已徹底再生5純化器的吸附和再生的切換由時間程序控制器自動控制倒換使用MS時,空氣壓力不得波動過大4.3冷卻階段參閱分餾塔系統(tǒng)冷卻時閥門狀態(tài)及儀表檢測附表4.3。4.3.1分餾塔冷卻前必備條件空氣壓縮機已經投入正常運轉。預冷系統(tǒng)已投入正常運行。分子篩純化器已投入正常運行。4.3.2起動增壓透平膨脹機按“透平膨脹機的使用說明書”規(guī)定,做好透平膨脹機的起動準備,要保證運行油溫及油壓處于工作范圍內,且油泵啟動前確定密封氣已經投入,只要是氣體有可能在膨脹機的管路內存在,就應當保證油系統(tǒng)的工作。打開冷卻流路各閥門然后緩慢地開大噴嘴起動透平膨脹機,膨脹機起動必須檢查管路是否吹掃干凈。膨脹機投入時,一定要帶連鎖保護起動,防止意外。增加膨脹機的供氣量,慢慢地使增壓透平膨脹機達到最大氣量。這個過程基本上要將增壓機、空壓機和膨脹機相應分別調節(jié),目的使膨脹量發(fā)揮到最大。通常當膨脹量還可以增加時,以開噴嘴調節(jié)流量為主,當噴嘴全開后,再考慮關小增壓機的回流閥。正常運轉時除外,需要按照工藝要求的實際情況調節(jié)。切斷用戶提供備用儀表空氣,改用系統(tǒng)自身儀表空氣。4.3.3冷卻分餾塔系統(tǒng)冷卻分餾塔的目的:是將正常生產時的低溫部分從常溫冷卻到接近空氣液化溫度,為積累液體及氧、氮分離準備低溫條件。冷卻開始時,壓縮機排出的空氣不能全部進入分餾塔,多余的壓縮空氣由放空閥排放大氣,并由此保持空壓機排出壓力不變,隨著分餾塔各部分的溫度逐步下降吸入空氣量會逐漸增加,可逐步關小放空閥來進行調節(jié)。應特別注意的是在冷卻過程中保冷箱內各部分的溫差不能太大,否則會導致熱應力的產生。冷卻過程應按順序緩慢地進行,以確保各部分溫度均勻。⑴順序開啟冷卻流路的閥門⑵保持空氣壓縮機排出壓力恒定⑶把分子篩純化器的再生氣路由空氣流路切換到污氮氣流路上,此時應特別注意空壓機排壓,防止因超壓而引起連鎖停機停泵。⑷必須注意各流路通過流量,使各部分溫度均勻下降,不能出現(xiàn)大的溫差。4.3.4增壓透平膨脹機的控制在冷卻階段,透平膨脹機的產冷量應保持最大。在這一階段中:要相繼啟動兩臺膨脹機膨脹機工作溫度盡可能低,但不得帶液當主換熱器冷端空氣已接近液化溫度時,冷卻階段即告結束。4.3.5閥門狀態(tài)⑴分餾塔閥門狀態(tài)分餾塔所有閥門全部處于冷卻時所要求的開關狀態(tài)⑵空氣導入隨著分餾塔內溫度逐漸下降,需緩慢開大V101、V102,逐漸增加空氣量.注意:分子篩吸附器壓差不能過大,同時要求空氣出分子篩吸附器PI-1201(或PI-1202)與下塔空氣壓力PI-1的壓差不能太大,使下塔壓力保持不變,并隨著溫度下降逐漸增加膨脹量以保持最大產冷量。⑶接通冷卻流路:A第一流路:冷卻主冷K和主換熱器的氧通道,開氧放空閥V104。B第二流路:冷卻上塔C2,過冷器E4和主換熱器的氮、污氮通道,開純氮出分餾塔放空閥V107、污氮去水冷塔的V1232閥。C第三流路,液空、液氮流路開閥V1、V2V1下塔C1→過冷器E3 C2V2對于液氮流路的開啟,應先將液氮回下塔V11閥打開,對其該流路吹掃30分鐘,以防有游離水。然后再將V11閥關閉,但不要完全關閉,可稍開一點。⑷倒換分子篩吸附器再生氣源在空分設備起動時,分子篩的再生氣體采用分子篩凈化后的空氣。當空分設備起動后,并有足夠的再生氣量時,可改用污氮流路,作為分子篩再生氣體。⑸起動冷箱充氣系統(tǒng)在空分設備冷卻過程中,冷箱內溫度逐漸降低,應及時起動冷箱充氣系統(tǒng),避免冷箱內出現(xiàn)負壓。開閥V203、V204⑹冷卻階段應注意事項A.隨著冷卻流路的增加,空壓機應不斷地增加空氣量,空壓機出口壓力穩(wěn)定在0.62MPa。B.在整個冷卻過程中應控制各部分溫度,不要使溫差太大。C.為加快冷卻速度,應最大限度地發(fā)揮膨脹機的制冷能力,隨塔內溫度的降低逐漸增加膨脹量,調節(jié)膨脹機工況,以膨脹機出口不產生液滴為原則,盡量降低膨脹機出口溫度。D.隨著溫度的下降冷箱內壓力也會逐漸降低,應隨時注意調節(jié)冷箱充氣的流量。E.在冷卻階段空分閥門應處于手動控制狀態(tài)。F.從冷箱內引出的儀表管應把其根部的接頭脫開吹除,待其掛霜后再關閉連接恢復使用。G.冷箱內所有設備及管路上的吹除閥和排液閥應在該設備或管路開始冷卻時適當打開吹除冷卻,當該吹除閥掛霜后關閉。當主冷底部(或下塔底部)出現(xiàn)液體冷卻階段即結束。表4.3閥門狀態(tài)和儀表檢測項目點閥門代號閥門狀態(tài)測量點測量值備注4.3冷卻分餾塔系統(tǒng)1檢查閥開狀態(tài)V307V309其余閥門稍開開全關2空壓機運轉正常3空氣導入V104V107稍開稍開氧氣放空閥氮氣放空閥V101、V102V1223、V1222部分打開緩慢打開注意分子篩吸附器前后壓差空氣進主換調閥空氣進分餾塔4起動透平膨脹機按透平膨脹機說明書起動起動膨脹機ETA(或ETB)V445(或V446)V441(或V442)V455(或V456)V451(或V452)V443(或V444)HC441(或HC442)V457(或V458)開開開開開開10%全開進口導葉遙控防喘振調節(jié)閥出口閥進口閥增壓機出口閥增壓機進口閥調節(jié)切斷閥檢查各部分情況正常后逐漸開大逐漸關小5接通冷卻流路(1)冷卻下塔C1、主冷K、主換熱器E氧通道V309V5、V104稍開開(2)冷卻上塔C2、過冷器E2、主換熱器氮通道及污氮通道V107、V1232開(3)冷卻液空、液氮流路V1V2開開(4)倒換分子篩吸附器再生氣源V1231V1245開漸關(5)向冷箱充氣V203、V204開4.4積液和調整階段所有冷箱內設備被進一步冷卻,空氣開始液化,下塔(或主冷)出現(xiàn)液體,隨后液氧蒸發(fā)器液位上漲。當主冷液位上升至一定值后,液位上漲速度放緩,上、下塔精餾過程開始建立,待冷凝蒸發(fā)器建立液氧液面,即可開始調節(jié)產品純度,關小V5、V104,關小V2、開V11增大下塔回流量,積液調純同時進行。待純度合格后,緩慢的逐漸開大氧氣放空閥V104,調整V5的開度,關小V11,開大V2。維持液氧蒸發(fā)器氧側壓力和空壓機排壓,并使氧氣量逐漸達到設計量的70%~80%。在液化階段,膨脹機的出口溫度盡可能保持較低,但以不進入液化區(qū)為宜。4.4.1閥門的調節(jié)所有閥門的調節(jié)應按步驟緩慢并逐一地進行,當前一只閥門的調節(jié)取得了預期的效果以后,方可開始下一只閥門的調節(jié)。4.4.2溫度的控制⑴主熱交換器冷端的溫度應接近液化點TI-1約為-170℃,中部空氣溫度TI-448約為-113⑵其它部分溫度應調節(jié)到正常生產時的規(guī)定溫度。4.4.3液體的積累積液的過程中,有單純積液,然后再開始調純的;也有邊積液邊調純的,但總的出發(fā)點應當是自己更適合那種情況,更容易控制,且可以保持工況不出現(xiàn)大幅波動為宜。不犯錯誤,不損壞設備,就是最好的操作!本文推薦的方式是積液和調純同時進行,勤觀察,勤調節(jié)。⑴稍開不凝氣排放閥V314(視主冷工作情況而定);⑵調節(jié)空氣壓縮機的流量,以滿足分餾塔吸入空氣量的增加,并保持壓縮機后的恒壓,可用進口導葉和放空閥配合調節(jié)。⑶先開下塔液氮回流閥V11,關小V2。根據(jù)下塔阻力增大情況逐漸關小V11和開大V2。⑷取樣分析初始積累的液體。如發(fā)現(xiàn)液體中有雜質和CO2固體等,則應將液體連續(xù)排放,直到純凈為止。由于空氣中含有水分,在抽取液體樣品時,水分會凝結進入液體,使液體變得混濁,因此,應把抽取液體的容器罩起來。⑸用V1閥調節(jié)下塔液空液面LIC-1,并投入自動控制,LIC-1定為~450mm⑹在保證下塔頂?shù)獨饧兌鹊幕A上,用V2閥抽取液氮送入上塔,加速精餾過程的建立。4.4.4精餾過程的建立⑴將計量儀表投入,控制產品流量為設計值的70~80%。⑵調整上塔和下塔的壓力,使之達到正常值。⑶從阻力計上讀數(shù)的上升,可知精餾過程已經開始建立。A.當主冷液面上升至設計值20~30%以上時(約600mmH2O),視吸入空氣量和下塔壓力情況調節(jié)下塔液氮回流閥V11及V2,盡早建立下塔精餾工況。B.根據(jù)下塔液位上升和純氮純度情況,調節(jié)V2。邊積液,邊調純。調純,應先調下塔的液空及塔頂?shù)獨饧兌?。V11和V2的開大,都會影響到主冷的工作情況,當V11處于全開位置時,調節(jié)V2和控制主冷液位,就成了調節(jié)工況的兩種手段。集純時,使液空純度>30%O2,氮氣純度>99.99%N2。在保證氮氣純度的情況下,逐漸開大V2。上塔調純度主要是用控制氧氣產品來實現(xiàn),降低產品氧取出量可以比較容易的提高氧氣純度。C.調節(jié)出分餾塔的污氮閥V1232,提高或者降低PIC-1232的設定,可以調整上塔的工作壓力。通過調整出分餾塔的純氮放空閥V107閥,及產品氧放空閥V104,使產品氧、氮達到設計值。⑷當冷凝蒸發(fā)器與液氧蒸發(fā)器液面達到最小規(guī)定值時,可有步驟地減少一臺透平膨脹機的產冷量,如果空氣壓縮機的產量已經達到最大值,而下塔的壓力仍有下降趨勢時,應提前減少透平膨脹機的膨脹量。4.4.5精餾工況的調整⑴按制造廠說明,將分析記錄儀表投入。⑵按各分析點數(shù)據(jù),利用V2對精餾工況進行調整。⑶在調整時,產品取出量維持在設計值的80%左右。⑷當工況穩(wěn)定后,可加大產品取出量到規(guī)定值,將污氣氮純度維持在規(guī)定指標上。⑸產品的產量,純度均達到指標時,即逐漸把產品從放空管路切換到產品輸出管路上。⑹注意液氧液面,應保持穩(wěn)定,不能下降,必要時可增加透平膨脹機的產冷量。表4.4閥門狀態(tài)和儀表檢測項目點閥門代號閥門狀態(tài)測量點測量值備注4.41主冷凝器徹底冷卻后的流路調整3穩(wěn)定空壓機壓力0.62MPa4液體的積累V308全開-全關LIC-1150mmH2O排盡最初產生的液體取部分液空觀察有無二氧化碳V1V314投自動稍開LIC-1450排放不凝性氣體V310開—關LI-2100排盡最初產生的液體A-7開—關≤0.01PPmC2H2V11調節(jié)LI-2~2800閥門開啟次數(shù)勤,緩慢增加開度V2調節(jié)PdI-1PdI-2~15Kpa~20Kpa主冷液面不得下降6膨脹機減負荷V457/8、HC-441/2調節(jié)按膨脹機操作說明書操作。根據(jù)液面上升情況可停一臺膨脹機7調整上、下塔壓力及液面高度PI-1PI-2LIC-1LI-2~0.48MPa~50KPa~4528調整上、下塔純度(1)調節(jié)下塔純度A-131.7%O2V2調節(jié)A-3<10PPmO2(2)調節(jié)上塔純度AI-10199.6%O2V104開大-調節(jié)FI-1034500m3V107開大-調節(jié)PIC-107~13Kpa(3)V105開送產品氧V108、V109開送產品氮V110關V1232調節(jié)污氮氣去水冷塔4.5裝置安全操作措施4.5.1安全液氧的排放在正常生產時,安全液氧的排放是液氧蒸發(fā)器防爆的一個有力措施,不能忽視。在正常生產時,液氧排量(折氣態(tài))約占氧氣產量的1%。當本裝置若要制取液氧時,則上述安全液氧不需排放。4.5.2液氧蒸發(fā)器中液氧的碳氫化合物必須嚴格控制,每隔8小時化驗一次,測定結果必須記錄,乙炔和碳氫化合物在液氧中的含量極限值規(guī)定如下:化合物名稱正常值報警值停車值乙炔0.01PPm0.1PPm1PPm碳氫化合物30mg/L液氧(按碳計)100mg/L液氧(按碳計)當液氧中乙炔或碳氫化合物含量過高時,應采取下列措施:⑴多測定盡快地查明含量增高的原因,進行消除。⑵增加液氧排放量。⑶檢查分子篩吸附器的工作情況是否正常。⑷如果采取措施后,乙炔或碳氫化合物含量仍然增長,已達停車極限值時,則應立即停車,排除液體,對設備進行加溫解凍。4.5.3冷箱的充氣對防止潮濕空氣滲入冷箱和危險氣體在冷箱內濃縮,冷箱內需充入氣封干燥氣體,其氣源來自分餾塔的干燥污氮氣,經V203、V204充入冷箱內。在一般情況下,如氣封氣量過大,引進冷箱內壓力的升高,可通過冷箱頂上的平衡盒滲出,以維護一定的壓力,對冷箱平衡盒應定期檢查,不要放置任何物件在上面,同時要防止平衡盒被冰雪凍結。4.5.4空氣預冷系統(tǒng)的循環(huán)冷卻水在添加防腐劑時,應該嚴格控制用藥量,不要使水起泡過多,否則容易造成空冷塔帶水事故,影響分子篩吸附器的正常工作。4.5.5在啟動時或停車后再啟動時,應檢查分子篩吸附器的進出口閥開關位置是否正確,否則應予調正。閥門的開啟動作要緩慢地進行,不要造成對分子篩吸附床層的沖擊。4.5.6在空分裝置冷開車停車排放后開始進行全面加溫時,必須注意加溫氣量要少,速度要慢,切不可一開始就用大氣量加溫。加溫氣體為常溫干燥空氣。4.6重要的操作數(shù)據(jù)以下中所列操作數(shù)據(jù)能給操作者以良好指導。所列的操作數(shù)據(jù)是理論上的計算值,在實際運行中會有一些差別,操作者要根據(jù)實際情況控制在一定范圍內。正常運轉后由調試人員確定最佳的操作點及參數(shù)控制建議!在日常操作中要注意:⑴不要使透平膨脹機出口溫度進入液化區(qū)。⑵冷凝器和塔板上的液面不能太高,以免引起液泛,也不能太低,以免造成易爆的碳氫化合物的濃縮和沉積。重要操作數(shù)據(jù):⑴壓力(均為表壓)下塔頂部壓力(PI-1) 0.48Mpa上塔底部壓力(PI-2) 50Kpa膨脹機進口壓力(PI-403、PI-404) 0.932Mpa膨脹機出口壓力(PI-446) 45Kpa進冷箱空氣壓力(PI-1201或PI-1202) 0.62Mpa出冷箱氧氣壓力(PIC-104) ≥150Kpa出冷箱氮氣壓力(PIC-107) 13Kpa污氮氣壓力(PIC-1232) 16Kpa進冷箱增壓空氣壓力(PI-443A/B) 0.944⑵溫度和溫差空氣進下塔溫度(TI-1) -17膨脹機進口溫度(TI-448) -1膨脹機出口溫度(TI-449/450) -1空氣進冷箱溫度(TI-101) 15℃出冷箱氧氣溫度(TI-102) 12℃出冷箱氮氣溫度(TI-103) 12℃出冷箱污氮氣溫度(TI-104) 12℃進冷箱增壓空氣溫度(TI-445) 15℃⑶阻力下塔阻力(PdI-1) ~15KPa上塔阻力(PdI-2) 20KPa⑷液面空冷塔液位(LICAS-1130) 800mm水冷塔液位(LICA-1103) 600mm下塔液空液位(LIC-1) 450主冷液氧液位(LI-2) 2800mm液氧蒸發(fā)器液位(LIC-3)12⑸流量進冷箱空氣流量(FI-1201) 25000m產品氧氣流量(FI-103) ≥4500m產品氮氣流量(FI-102) 110膨脹空氣流量(FI-441) 3500m⑹純度吸附器出口(ARA-1201) ≤2ppmCO2增壓機后冷卻器(AI-441)(露點) ~-60℃氧氣(A-101) 99.6%O2氮氣(A-103) ≤10ppmO2液空(A-1) ~31.7%O2
5.裝置的管理5.1正常操作冷量的多少可根據(jù)冷凝蒸發(fā)器液面的漲落進行判斷,如果液面下降,說明冷量不足,反之,則冷量過剩。冷量主要由膨脹機產生,所以產冷量的調節(jié)是通過對膨脹機膨脹氣量的調節(jié)來達到的,通過調節(jié),使在各種情況下的冷凝蒸發(fā)器液面穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內。5.1.2精餾控制⑴下塔的液面必須穩(wěn)定,可由V1閥投入自動控制,保持在規(guī)定的高度。⑵精餾過程的控制主要由V2閥控制,開大,則液空、液氮中的含氧量升高;關小,則液空、液氮中的含氧量降低。⑶產品氣取出量的多少也將影響產品的純度,取出量增加純度下降,取出量減少,則純度升高。5.1.3達到規(guī)定指標的調節(jié)⑴把全部儀表調節(jié)至設定值。⑵用V2閥調節(jié)下塔頂部氮氣的濃度,和底部液空純度,達到規(guī)定值。⑶調節(jié)上塔產品氣的純度,可先相應變動產品取出量,待純度達到后再逐步增大取出量,直至達到規(guī)定值。5.1.4減少產量的方法⑴減少進入分餾塔的空氣量。⑵調整膨脹機膨脹量,減少產量。⑶把產品氣取出閥關小。⑷用V2閥對純度作適當調整。⑸經常檢查純度和液面。5.1.5液體的排放(參閱閥門狀態(tài)和儀表檢測表)⑴打開液體排放閥必須緩慢。⑵在停車后,準備加溫前,一定要將各液體容器和管道內液體排放,而且要放盡,在不易放盡的區(qū)段應帶壓排放。5.2維護這里僅對本裝置的主要部機的使用維護作一說明,其中空氣壓縮機、增壓膨脹機、水泵、液體泵等的使用維護詳見相應的使用維護說明書。5.2.1總的操作管理建議設置操作記錄表和維護履歷本。⑴操作記錄表每小時記錄一次,其內容包括溫度、壓力、阻力、流量、液位、分析結果等,重要的自動記錄儀表上的數(shù)據(jù)也應記錄下來。每班記錄一次分子篩吸附器的阻力。每班記錄一次冷凝蒸發(fā)器液氧中的乙炔及碳氫化合物含量。⑵維護履歷本應記錄如下工作進行情況:每周對所有測量管線吹刷一次,吹刷前應先關掉管線控制器,檢查并在必要時重新校正儀表零位,檢查切換裝置和控制儀器的功能是否正常。每月檢查空氣和液體過濾器,并在必要時進行清洗。5.2.2主換熱器主換熱器的維護,主要是注意阻力和溫度的變化。異常情況通常是因為冰、干冰和粉末阻塞的緣故。這往往是設備操作不當而引起的,可以通過加溫吹除來消除。另外要注意熱交換器有無滲漏,這可以通過分析熱交換器進出口的組分有否差異進行判斷,裝置中提供有許多分析點供取樣分析。在啟動過程和正常運轉時應經常注意各主換熱器的熱端溫差。本裝置以污氮和空氣之間的溫差為代表。當溫差擴大時,說明冷量過剩,應適當開大該組的空氣進口閥,反之亦然。同時還應注意這四組之間溫度之差異,應使之相對均衡。差異較大時也說明有熱端溫差擴大的情況出現(xiàn),應及時調整。在調整時應選差別最大的兩組對應調整。即一組開大空氣進口閥,一組關小空氣進口閥。每次調整幅度要小,且不影響總進塔空氣量。5.2.3冷凝蒸發(fā)器每天需分析液氧蒸發(fā)器中液氧的乙炔含量,并將結果記錄于操作記錄上。液氧中乙炔的含量一般低于0.01PPm,不能超過0.1PPm。含量過高有發(fā)生爆炸的危險,如果乙炔含量過高,就得采取措施,盡可能多地加大排液量,同時需加大膨脹量以保持液面,并對冷凝蒸發(fā)器中的液氧不斷進行分析。如果乙炔濃度繼續(xù)上升,并達到1PPm應把所有的液體全部排空,并應停車加溫和對分子篩吸附器進行再生。還需分析原因。為防止乙炔的局部增濃和二氧化碳的堵塞,冷凝蒸發(fā)器板式單元操作液面在控制在80~120%左右,一定要避免在低液面下長時間運行。若液面過低應立即增加制冷量,使液面上升到規(guī)定范圍,但也不能升得過高,否則會導致液體淹沒塔板,造成淹塔。5.2.4精餾塔在精餾塔上、下設有壓差計,可測定精餾過程中的阻力。當?shù)谝淮纹饎?,調整正常以后所測的阻力作為運轉的依據(jù),當阻力減小時,表明有滲漏或者塔板上液面太低,必須查明原因。如果阻力增大,這通常由于塔板或填料堵塞造成,這種情況下,則只有通過加溫精餾塔才能消除。當精餾塔底部液面升得太高,使最下一塊塔淹沒,就會造成淹塔。此時阻力會顯著增大,應排放液體后,重新調整。5.2.5分子篩吸附器分子篩吸附器的管理,一個重要的方面是“切換裝置”管理,這可參看儀控說明書。每星期需對純化器檢查一次,看再生和冷卻期間有否達到規(guī)定的溫度,切換時間是否符合規(guī)定,如有異常,應進行調整。吸附器使用二年后,要測定分子篩顆粒破碎情況。必要時,要全部取出過篩,除去微粒,一定要仔細地吹刷過篩,以清除沉積在上面的微粒和粉末。要按規(guī)定加添或更換分子篩,不得選用未經鑒定的分子篩,并且要確保吸附層達到規(guī)定厚度。5.2.6閥門低溫閥門和氧氣管線上的閥門必須無油和油脂,在維護和修理這些閥門時,要特別注意確保這一點。如果與油或油脂接觸,則應進行脫脂處理。墊片和密封環(huán)也應無油和油脂,并必須用適合于氧閥門的不可燃材料制成。閥門的管理和維護還包括保持閥桿可見表面的清潔和檢查閥門的滲漏情況。閥桿的表面要定期涂上一種適合于氧閥門的潤滑劑。關于閥門和專用閥門的詳細管理和維護要求,可參閱閥門使用維護說明書。5.2.7測量和控制裝置各種儀表管理和維護必須按照“儀控使用說明書”的規(guī)定進行。測量管線應加特別維護,確保沒有滲漏,不然,會影響儀表測量準確性,甚至不能工作。同樣測量管線的堵塞也是不允許的,應通過加溫和吹除加以排除。5.3故障及其排除這里僅對運行期間可能出現(xiàn)的一些故障加以說明,其它意外故障必須由現(xiàn)場人員根據(jù)情況具體、及時予以處理。5.3.1供氣停止信號:空壓機報警裝置鳴響后果:系統(tǒng)壓力和精餾塔阻力下降產品氣體壓縮機若繼續(xù)運轉,會造成在精餾塔及有關管道出現(xiàn)負壓。緊急措施:停止產品氣體壓縮機運轉把分餾塔產品氣放空停止透平膨脹機運轉關閉液體排放閥停止純化器再生進一步措施:將裝置停車排除故障方法:按空氣壓縮機使用維護說明書的規(guī)定查明原因,并采取相應的措施。5.3.2供電中斷信號:所有電驅動的機器均停止工作,這些機器上的報警裝置鳴響。后果:系統(tǒng)壓力和精餾塔阻力下降。緊急措施:停止透平膨脹機及有關機器的運轉,并關閉各進、出口閥。把分餾塔產品氣放空。關閉液體排放閥。停止純化器再生。進一步措施:把全部由電驅動的機器從供電網(wǎng)斷開將裝置停車。排除故障方法:電源故障排除后,電路恢復后視停電時間長短決定分離系統(tǒng)是否須重新加溫,按起動程序重新起動。5.3.3透平膨脹機故障信號:透平膨脹機報警裝置鳴響。后果:轉速過高,影響膨脹機正常運行,但轉速過低制冷量降低冷凝蒸發(fā)器液面下降,產量下降。緊急措施:起動備用膨脹機調整轉速使膨脹機穩(wěn)定減少產品量,檢驗產品的純度,必要時減少產品產量或液體排出量或完全停車。進一步措施:立即排除故障調整流量、轉速和產量到正常值排除故障方法:透平膨脹機的常見故障是冰和干冰引起堵塞,這就必須進行加熱。至于其它的故障則應按透平膨脹機的使用說明書查明原因,并將其排除。5.3.4儀表空氣中斷信號:儀表空氣壓力報警器鳴響后果:切換裝置失效所有氣動儀表失效,整個裝置調節(jié)失控。緊急措施:把備用儀表空氣閥門打開,裝置即可恢復運行。如果不能正常,則將裝置停車。進一步措施:如裝置繼續(xù)運行,即應檢驗產品純度,檢查分子篩純化器再生和吹冷程度。如不正常則應作相應調整。排除故障的方法:故障可能是過濾器堵塞,或是閥門和管道的泄漏造成。則應清洗過濾器,消除泄漏。
6.停車和加溫6.1停車和重新起動6.1.1正常停車參閱:閥門狀態(tài)和儀表檢測附表6.1,正常停車迅速依次按以下步驟進行。⑴停止所有產品壓縮機⑵開啟產品管線上的放空閥⑶把儀表空氣系統(tǒng)切換到備用儀表空氣管線上⑷停止透平膨脹機⑸開啟空壓機空氣管路放空閥⑹停止空氣壓縮機⑺停預冷系統(tǒng)的水泵⑻停運分子篩純化器的切換系統(tǒng)⑼關閉空氣和產品管線,打開冷箱內管線上的排氣閥(視壓力情況而定)⑾如停車時間較長,應排放液體。⑿關閉所有的閥門(不包括上面提到的閥門)⒀對各裝置進行加溫如停車時間較短,則只按1-9步驟進行操作,注意在室外氣溫低于零度時,停車后需把容器和管道中的水排盡,以免凍結。注意:低溫液體不允許在容器內低液面蒸發(fā),當液體內剩下正常液位的20%時,必須全部排放干凈。6.1.2臨時停車由于各種故障需短時間停車處理,則按6.1.1節(jié)的第1-9步驟執(zhí)行,并視消除故障時間快慢,決定執(zhí)行第11步,直至第12步。一般停車時間大于24小時應進行全系統(tǒng)加溫再起動。6.1.3臨時停車后的啟動裝置在臨時停車后重新啟動時,其操作步驟應從哪一階段開始,應視冷箱內的溫度來決定,保冷狀態(tài)下的冷箱內設備不必進行吹除。⑴起動空氣壓縮機,慢慢加大壓力。⑵起動空氣預冷系統(tǒng)的水泵和冷水機組。⑶起動分子篩純化系統(tǒng),為使另一只純化器再生徹底,需在空氣送入分餾塔前經過一個切換周期。⑷慢慢向分餾塔送氣、加壓。⑸起動和調整透平膨脹機。⑹調整精餾系統(tǒng)。⑺調整產品產量和純度到規(guī)定指標。表6.1閥門狀態(tài)和儀表檢測項目點閥門代號閥門狀態(tài)測量點測量值備注6.1正常停車1產品氣體壓縮機停運2V104、V107開V124開外來儀表氣閥3V443(或V444)關按膨脹機說明書(停運ETA,ETB)V441(或V442)關V445(或V446)關5空壓機放空閥開6空氣透平壓縮機停運空壓機放空按空壓機說明書停車7WPA(或WPB)停車WPC(或WPD)關閉水泵進出口閥門8分子篩純化器切換系統(tǒng)停車按分子篩純化器說明書進行9V101、V102關閉空氣V108、V109關閉純氮V105關閉純氧V1232關閉污氮V1214關閉污氮進消聲器如停車時間過長應執(zhí)行6.1.1的11.12.136.2分餾塔全面加溫空分裝置經過長期運轉,在分餾塔系統(tǒng)的低溫容器和管道可能產生冰、干冰或機械粉末的沉積,阻力逐步增大。因此,運轉兩年后一般應對分餾塔進行加溫解凍以去除這些沉積物。如果在運轉過程中發(fā)生熱交換器的阻力和精餾塔的阻力增加,以至在產量和純度
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