Usine cryogénique d’azote et d’oxygène pour raffinerie

Usine cryogénique d’azote et d’oxygène pour raffinerie

La technologie de séparation cryogénique de l'air s'appuie sur la réfrigération et la distillation à basse-température pour séparer l'air ambiant en oxygène, azote et gaz rares de haute-pureté. Dans les raffineries et les unités pétrochimiques, l'oxygène de haute-qualité est utilisé pour l'oxy-combustion et pour améliorer l'efficacité de la réaction, tandis que l'azote est essentiel pour l'inertage, la purge et la protection des systèmes scellés.
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Présentation du produit

La technologie de séparation cryogénique de l'air s'appuie sur la réfrigération et la distillation à basse-température pour séparer l'air ambiant en oxygène, azote et gaz rares de haute-pureté. Dans les raffineries et les unités pétrochimiques, l'oxygène de haute-qualité est utilisé pour l'oxy-combustion et pour améliorer l'efficacité de la réaction, tandis que l'azote est essentiel pour l'inertage, la purge et la protection des systèmes scellés. Par conséquent, une usine cryogénique d'oxygène et d'azote-bien conçue pour les raffineries peut améliorer considérablement l'efficacité énergétique, la stabilité opérationnelle et la sécurité globale de l'usine.

 

Principes de travail et structure de base

Notre unité de séparation d'air cryogénique est basée sur le processus classique de distillation-à basse température. Le flux de travail principal est le suivant :

1. Compression et purification de l'air
L'air ambiant passe d'abord à travers un filtre à air pour éliminer la poussière et les impuretés mécaniques, puis est comprimé à la pression requise par le compresseur d'air principal. L'air comprimé entre dans un système de purification par tamis moléculaire où l'humidité, le dioxyde de carbone et les hydrocarbures sont soigneusement éliminés. Autrement, ces impuretés gèleraient à des températures cryogéniques et bloqueraient les équipements, ce qui rendrait la purification essentielle au fonctionnement stable à long terme de l'usine.

2. Échange thermique et refroidissement
Après purification, l'air est acheminé vers l'échangeur de chaleur principal, où il échange de la chaleur à contre-courant-avec des flux de produits à basse température-de retour (tels que l'azote et l'azote résiduaire). Grâce à ce processus, l’air est refroidi jusqu’à se rapprocher de sa température de liquéfaction.

3. Distillation cryogénique et séparation
L'air refroidi entre ensuite dans le système de colonne de distillation. À l'intérieur des colonnes, la séparation est obtenue en appliquant de manière répétée une vaporisation partielle et une condensation partielle, en utilisant les différents points d'ébullition de l'oxygène et de l'azote (à pression atmosphérique : oxygène −183 degrés, azote −196 degrés). L'oxygène liquide de haute-pureté est collecté au bas de la colonne, tandis que l'azote gazeux de haute-pureté est obtenu en haut. Une configuration typique comprend une colonne haute-pression et une colonne basse-pression (souvent appelées colonnes supérieure et inférieure) pour assurer une séparation complète de l'oxygène et de l'azote.

4. Livraison du produit et pressurisation
Les flux d'oxygène et d'azote séparés sont réchauffés à température ambiante via l'échangeur de chaleur principal et livrés sous forme de produits gazeux. En fonction des besoins de l'utilisateur, l'azote peut être davantage pressurisé par un compresseur d'azote. L'oxygène peut également être délivré sous forme de gaz à haute-pression via une pompe à oxygène liquide et un système de vaporisation.

 

Paramètres techniques et plage de performances

(1) Spécifications de pureté et de débit d’oxygène/azote

Produit Gaz

Gamme de pureté

Débit typique (Nm³/h)

Oxygène (O₂)

90%–99.6%

500 – 50,000

Azote (N₂)

99%–99.999%

1,000 – 60,000

Oxygène liquide (LOX)

Supérieur ou égal à 99,5%

10 – 500 T/D

Azote liquide (LIN)

Supérieur ou égal à 99,999 %

10 – 500 T/D

 

(2) Température et pression de fonctionnement

Article

Paramètre

Température d'entrée d'air dans la glacière

−165 degrés ~ −175 degrés

Différence de température à l’intérieur de la glacière

Inférieur ou égal à 3 degrés

Pression de sortie d'oxygène

0,3 à 4,0 MPa (selon la configuration)

Pression de sortie d'azote

0,6 à 4,0 MPa (configurable avec un booster d'azote)

 

(3) Indicateurs de consommation d'énergie

Capacité de l'ASU

Consommation d'énergie spécifique (kWh/Nm³ O₂)

Petit ASU (inférieur ou égal à 3 000 Nm³/h)

0.65–0.75

ASU moyen (5 000 à 15 000 Nm³/h)

0.45–0.60

Grand ASU (supérieur ou égal à 20 000 Nm³/h)

0.38–0.48

La consommation d'énergie dépend de facteurs tels que l'efficacité du compresseur, la température ambiante, le taux de récupération du produit liquide et le niveau d'optimisation du processus.

 

(4) Modularisation de l'équipement et caractéristiques structurelles

  • La glacière adopte une structure d'échangeur de chaleur à ailettes entièrement-à plaques soudées en aluminium-.
  • Système de purification par tamis moléculaire disponible en configurations de commutation à double-tour, triple-tour ou dérivation-.
  • Le système de contrôle prend en charge le fonctionnement DCS/PLC entièrement automatisé.
  • L'ensemble de l'équipement peut être modularisé pour faciliter le transport et l'installation dans les projets de raffinage à l'étranger.
  • Les systèmes LOX/LIN peuvent être configurés en fonction de la demande en oxygène liquide ou en azote liquide de la raffinerie.

 

Normes de certification et de conception

L'ensemble du système peut être conçu et fabriqué conformément aux normes internationales requises par différentes régions :

  • Système de gestion de la qualité ISO 9001 -
  • ISO 14001 (facultatif) - Gestion environnementale
  • ISO 45001 - Santé et sécurité au travail
  • ASME Section VIII - Conception et fabrication d'appareils sous pression
  • Normes électriques CEI - Panneaux, câblage, protection
  • Conformité CE (pour l'exportation vers l'UE)

Traçabilité complète des matériaux, rapports de tests de pression, enregistrements de soudage et documentation d'assurance qualité

 

Pourquoi les raffineries choisissent les ASU cryogéniques

  • Approvisionnement stable en O₂/N₂ de haute-pureté
  • Faible coût par Nm³ en-exploitation à long terme
  • Plus grande efficacité pour les unités d’hydrotraitement et de reformage
  • Risque moindre pour la sécurité des parcs de stockage et des pipelines
  • Performances robustes même en cas de fluctuations de charge
  • Dépendance réduite aux bouteilles ou réservoirs de liquide livrés

 

L'objectif de Shenger Gas est d'aider les propriétaires de raffineries à construire un système d'approvisionnement en oxygène-azote fiable,-efficace sur le plan énergétique et exploité de manière durable, en garantissant que l'ASU cryogénique devienne une partie intégrante du cadre global de production et de sécurité de la raffinerie tout en apportant une valeur technique-à long terme au projet.

 

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