DE102013012606A1 - Modular process plant, in particular air separation plant with a variety of plant components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine modulare verfahrenstechnische Anlage, insbesondere Luftzerlegungsanlage mit einer Vielzahl von Anlagenkomponenten sowie mindestens einer Bedieneinheit, wobei die Anlagenkomponenten betriebsbereit vormontiert in Containern mit Standard-Abmessungen untergebracht, im Container transportiert und vor Ort je nach auszuführendem Verfahren funktional verbunden und im Containerverbund betreibbar sind. Erfindungsgemäß sind alle Anlagenkomponenten in zwei, auch luftfrachtfähigen Standard-Containern befindlich, wobei ein erster Container für die ausgewählten Anlagenkomponenten geteilte, gegeneinander isolierte Kompartimente enthält, weiterhin die Kompartiments über Türen oder Klappen zum Zweck der Wartung der jeweiligen Anlagenkomponente zugänglich sind sowie ein zweiter Container mindestens ein feststehendes Kompartiment und mindestens ein bewegliches, insbesondere verschwenkbares Kompartiment aufweist. Ergänzend sind an die Container ankoppelbare Anschlüsse sowie Verbindungselemente zum Transport von Medien und Leiten von Steuer- und Betriebssignalen zwischen den Containern vorhanden.The invention relates to a modular process plant, in particular an air separation plant with a large number of plant components and at least one control unit, the plant components being pre-assembled ready for use in containers of standard dimensions, being transported in the container and being functionally connected on site depending on the process to be carried out and operable in the container network , According to the invention, all system components are located in two, also air-freight-capable, standard containers, a first container for the selected system components containing divided compartments that are isolated from one another, the compartments are still accessible via doors or flaps for the purpose of maintenance of the respective system component, and at least a second container has a fixed compartment and at least one movable, in particular pivotable compartment. In addition, there are connections that can be coupled to the containers, as well as connecting elements for transporting media and routing control and operating signals between the containers.
Description
Die Erfindung betrifft eine modulare verfahrenstechnische Anlage, insbesondere Luftzerlegungsanlage mit einer Vielzahl von Anlagenkomponenten sowie mindestens einer Bedieneinheit, wobei die Anlagenkomponenten betriebsbereit vormontiert in Standard-Containern untergebracht, im Container transportiert und vor Ort je nach auszuführendem Verfahren funktional verbunden und im Containerverbund betreibbar sind, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a modular process plant, in particular air separation plant with a variety of plant components and at least one operating unit, the plant components ready pre-assembled housed in standard containers, transported in the container and functionally connected depending on the procedure to be performed and operated in the container composite, according to Preamble of
Aus der
Aus der
Gemäß dem beschriebenen Verfahren wird Einsatzluft in einem Luftverdichter verdichtet. Die verdichtete Einsatzluft wird in einem Hauptwärmetauscher abgekühlt und mindestens teilweise in die Drucksäule eingeleitet. Flüssiger Sauerstoff wird aus dem Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung entnommen und im flüssigen Zustand auf einen erhöhten Druck gebracht. Unter diesem erhöhten Druck wird das Medium dann in den Hauptwärmetauscher eingeleitet, im Hauptwärmetauscher verdampft und auf etwa Umgebungstemperatur angewärmt und schließlich als gasförmiger Drucksauerstoff gewonnen. Ein gasförmiger Kreislaufstickstoffstrom wird aus dem Destilliersäulen-System abgezogen und mindestens in einem Kreislaufverdichter verdichtet. Ein erster Teilstrom des im Kreislaufverdichter verdichteten Kreislaufstickstoffstroms wird dann im Hauptwärmetauscher in indirekten Wärmeaustausch mit dem Sauerstoffstrom gebracht und anschließend entspannt. Der entspannte erste Teilstrom des Kreislaufstickstoffstroms wird dann mindestens teilweise in flüssigem Zustand in das Destilliersäulen-System zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung eingeleitet. Ein zweiter Teilstrom wird stromabwärts des Kreislaufverdichters unter einem Produktdruck abgezweigt und als Druckstickstoffprodukt gewonnen.According to the described method, feed air is compressed in an air compressor. The compressed feed air is cooled in a main heat exchanger and at least partially introduced into the pressure column. Liquid oxygen is withdrawn from the distillation column system for nitrogen-oxygen separation and brought to an elevated pressure in the liquid state. Under this increased pressure, the medium is then introduced into the main heat exchanger, evaporated in the main heat exchanger and warmed to about ambient temperature and finally recovered as gaseous pressure oxygen. A gaseous circulating nitrogen stream is withdrawn from the distillation column system and compressed at least in a cycle compressor. A first partial flow of the circulating nitrogen stream compressed in the cycle compressor is then brought into indirect heat exchange with the oxygen flow in the main heat exchanger and then released. The relaxed first substream of the cycle nitrogen stream is then at least partially introduced in the liquid state into the nitrogen-oxygen separation distillation column system. A second substream is branched downstream of the cycle compressor under a product pressure and recovered as a pressurized nitrogen product.
Üblicherweise sind derartige verfahrenstechnische Anlagen zur Luftzerlegung stationär montiert und in großräumigen Hallen untergebracht und verfügen über eine zentrale oder dezentrale Leitwarte.Usually, such process plants for air separation are mounted stationary and housed in large halls and have a central or decentralized control room.
Die erhaltenen Flüssiggasprodukte werden in Behälter abgefüllt und an die Kunden bzw. Verbraucher ausgeliefert. Dabei entfällt ein nicht unerheblicher Anteil der gesamt entstehenden Kosten auf die Notwendigkeit des Abfüllens und Auslieferns der Flüssiggasprodukte.The resulting liquefied gas products are filled into containers and delivered to customers or consumers. A not inconsiderable share of the total costs is attributable to the necessity of filling and delivering the LPG products.
Bei der gattungsbildenden
Demnach erfolgt der Zusammenbau der Einzelteile der Anlage bereits im Herstellerwerk. Dort wird die Anlage betriebsfertig in mehrere Container montiert. Auf diese Weise soll die Montage verfahrenstechnischer Anlage von der Baustelle in das Herstellerwerk verlagert werden. Ziel ist es, die Montage- und Inbetriebnahmezeiten für derartige Anlagen zu verkürzen und bereits im Herstellerwerk eine Funktionsprüfung der Anlage vorzunehmen. Besonders vorteilhaft soll sich die Lehre der
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Unterbringen der notwendigen anlagentechnischen Komponenten in Containern, insbesondere wenn eine Inbetriebnahme der Anlage mit den Komponenten innerhalb der Container stattfinden soll, zu erheblichen Schwierigkeiten führt. Der zur Verfügung stehende Raum in einem Standard-Container ist naturgemäß begrenzt. Hierdurch ist die Zugänglichkeit der einzelnen Anlagenkomponenten im Fall einer notwendigen Wartung, aber auch bei Inbetriebnahme erschwert. Weiterhin ist nicht die Lärmemission entsprechender Anlagenkomponenten, wie z. B. von Kompressoren, vordergründig, sondern die entstehende Betriebs- und Abwärme einer Vielzahl von Anlagenteilen und Baugruppen. Diese Abwärme muss unter allen Betriebsbedingungen, aber auch unter den unterschiedlichsten klimatischen Voraussetzungen sicher an die Umgebung abgeführt werden. Dabei sollen solche Anlagenteile oder Anlagenkomponenten nicht in Mitleidenschaft gezogen werden, die ihre Funktion nur bei niedrigerer Umgebungs- bzw. Betriebstemperatur ausführen können.However, it has been shown that the accommodation of the necessary plant components in containers, especially when commissioning of the system with the components to take place within the container, leads to considerable difficulties. The space available in a standard container is naturally limited. As a result, the accessibility of the individual system components in the case of a necessary maintenance, but also during commissioning difficult. Furthermore, it is not the noise emission corresponding system components, such. B. of compressors, ostensibly, but the resulting operating and waste heat of a variety of plant components and assemblies. This waste heat must be safely dissipated to the environment under all operating conditions, but also under the most diverse climatic conditions. It should not be affected those parts of the system or system components that can perform their function only at lower ambient or operating temperature.
Eine zusätzliche Schwierigkeit ergibt sich dann, wenn die verfahrenstechnische Anlage solche Komponenten enthält, die äußerst sperrig sind und welche zum Ausüben ihrer Funktion in eine veränderte Betriebslage gebracht werden müssen, wie dies z. B. bei einer Luftzerlegungssäule oder entsprechender -kolonne der Fall ist.An additional difficulty arises when the process plant includes such components that are extremely bulky and which must be brought to perform their function in a changed operating position, as z. B. in an air separation column or corresponding column is the case.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte modulare verfahrenstechnische Anlage mit einer Vielzahl von Anlagenkomponenten sowie mindestens einer Bedieneinheit anzugeben, wobei alle Anlagenkomponenten in einer minimalen Anzahl von Standard-Containern untergebracht werden sollen und wobei ein Betrieb der Anlage mit den in den Containern untergebrachten Anlagenkomponenten bei unterschiedlichsten klimatischen Voraussetzungen möglich sein muss, ohne dass externe Maßnahmen, wie z. B. ein Umhausen erforderlich werden.From the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide an advanced modular process plant with a variety of system components and at least one control unit, all system components to be housed in a minimum number of standard containers and wherein an operation of the system with the in Containers accommodated plant components must be possible under a variety of climatic conditions without external measures, such. B. Umhausen be required.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by the combination of features according to
Es wird demnach von einer modularen verfahrenstechnischen Anlage, insbesondere einer Luftzerlegungsanlage mit einer Vielzahl von Anlagenkomponenten sowie mindestens einer Bedieneinheit ausgegangen, wobei die Anlagenkomponenten betriebsbereit vormontiert in Standard-Containern untergebracht und in diesen Containern transportiert und vor Ort je nach auszuführendem Verfahren funktional verbunden werden und diesbezüglich im Containerverbund betreibbar sind.It is therefore assumed that a modular process plant, in particular an air separation plant with a variety of plant components and at least one control unit, the plant components ready pre-assembled housed in standard containers and transported in these containers and functionally connected on site depending on the procedure to be performed and in this regard are operable in the container composite.
Erfindungsgemäß werden alle Anlagenkomponenten in zwei, auch luftfrachtfähigen Standard-Containern untergebracht, wobei ein erster Container für die ausgewählten Anlagenkomponenten geteilte, gegeneinander isolierte Kompartimente enthält. Diese Kompartimente sind über Türen oder Klappen zum Zweck der Wartung der jeweiligen Anlagenkomponente zugänglich.According to the invention, all plant components are accommodated in two, also airworthy standard containers, wherein a first container for the selected plant components contains divided, mutually insulated compartments. These compartments are accessible via doors or flaps for the purpose of servicing the respective plant component.
Erfindungsgemäß ist ein zweiter Container so ausgebildet, dass dieser mindestens ein feststehendes Kompartiment und mindestens ein bewegliches, insbesondere verschwenkbares Kompartiment aufweist.According to the invention, a second container is designed such that it has at least one fixed compartment and at least one movable, in particular pivotable, compartment.
Weiterhin sind an die Container ankoppelbare Anschlüsse sowie Verbindungselemente zum Transport von Medien und Leiten von Steuer- und Betriebssignalen zwischen den Containern vorhanden.Furthermore, attachable to the container connections and fasteners for transporting media and guiding control and operating signals between the containers are available.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind im ersten Container Baugruppen und Anlagenkomponenten mit erhöhter Betriebstemperatur und im zweiten Container Baugruppen und Anlagenkomponenten mit niedrigerer Betriebstemperatur angeordnet bzw. untergebracht.In a preferred embodiment, assemblies and plant components with elevated operating temperature and in the second container assemblies and plant components with lower operating temperature are arranged or housed in the first container.
Die Isolation der Kompartimente erfolgt unter thermischen und/oder akustischen Aspekten in jeweils optimierter Weise.The isolation of the compartments takes place under thermal and / or acoustic aspects in an optimized manner.
Bevorzugt im ersten Container ist ein Kompartiment ausgebildet als elektrischer Kontroll- und Betriebsraum vorgesehen. Dieses Kompartiment ist auch zum Aufenthalt von Personen zum Zweck der Steuerung und Kontrolle der jeweiligen Anlage geeignet und insofern schallgedämmt und klimatisiert.Preferably in the first container a compartment is designed as an electrical control and operating room provided. This compartment is also suitable for the residence of persons for the purpose of controlling and controlling the respective installation and insofar soundproofed and air-conditioned.
Wenigstens der zweite Container verfügt über Mittel zum Ausrichten und Aufstellen in einer vorgesehenen, insbesondere ebenen Lage.At least the second container has means for aligning and setting up in a planned, in particular flat position.
Diese Mittel können im Sockelbereich des Containers ausgebildete, mechanisch oder hydraulisch verstellbare Füße umfassen.These means may include trained in the base region of the container, mechanically or hydraulically adjustable feet.
In wenigstens einem der Kompartimente des ersten Containers sind Verschleiß- und Ersatzteile für die entsprechenden Anlagenkomponenten unterbracht.In at least one of the compartments of the first container wear and spare parts for the corresponding system components are located.
Erfindungsgemäß ist der zweite Container längshälftig geteilt, wobei eine Teilhälfte mit ihrem Kompartiment von einer im Ausgangszustand waagerechten Lage in eine senkrechte Betriebszustandslage, insbesondere hydraulisch, schwenkbar ist.According to the second container is divided longitudinally, with a part half with its compartment of a horizontal in the initial state position in a vertical operating condition, in particular hydraulically, is pivotable.
Die gegebenenfalls vorhandene Hydrauliksteuerung ist ebenfalls im zweiten Container befindlich.The optional hydraulic control is also located in the second container.
Die verschwenkbare Teilhälfte des zweiten Containers kann insbesondere eine Luftzerlegungssäule mit Flüssiggaszwischenspeicherung umfassen.The pivotable part-half of the second container may in particular comprise an air separation tank with liquid-gas buffering.
Weiterhin weisen die Container Mittel zum Belüften, Heizen und/oder Kühlen derart auf, dass ein Betrieb in verschiedenen Klimazonen und Umgebungstemperaturen im Bereich von ca. –25°C bis +50°C möglich ist.Furthermore, the container means for venting, heating and / or cooling in such a way that operation in different climates and Ambient temperatures in the range of about -25 ° C to + 50 ° C is possible.
Im Betriebsfall können die Container eine beliebige Lage zueinander einnehmen.In case of operation, the containers can take any position to each other.
Mindestens einzelne der Kompartimente verfügen über eine Doppelwandung zum Optimierung der thermischen und/oder akustischen Dämmung.At least some of the compartments have a double wall to optimize the thermal and / or acoustic insulation.
An mindestens einem Container ist eine Blitzfangstange und/oder eine Antenne zur drahtlosen Kommunikation angebracht.On at least one container, a lightning rod and / or a wireless antenna is mounted.
Bevorzugt im ersten Container ist ein Luftkompressor mit Heizer zum Vorlauf beim Anlagenstart angeordnet, insbesondere dann, wenn die verfahrenstechnische Anlage als Luftzerlegungssäule auszubilden ist.Preferably, in the first container, an air compressor is arranged with a heater for flow at startup, especially if the process plant is to be designed as an air separation column.
In diesem Sinn ist im zweiten Container eine Einrichtung zur Hochdruckabfüllung von flüssigem Gas befindlich.In this sense, a device for high-pressure filling of liquid gas is located in the second container.
Die vorgestellte modulare verfahrenstechnische Anlage, untergebracht in zwei Standard-Containern, ist mit üblichen Nutzkraftwagen auf dem Landweg verfahrbar, aber ebenso luftfrachttauglich. Alle elektrischen Anlagen sind in den Containern der Schutzart IP 65 entsprechend ausführbar. Durch den in den Containern in dort vorgesehenen Kompartimenten untergebrachten Ersatzteilstock kann auch ein längerer Betrieb ohne externe Ersatzteilversorgung der entsprechenden verfahrenstechnischen Anlage erfolgen. Durch die Ausbildung von Auszugsschlitten und Tragprofilen können einzelne Komponenten oder Module in leichter Weise entnommen, gewartet und wieder in das entsprechende Containerkompartiment eingesetzt werden.The proposed modular process plant, housed in two standard containers, can be moved by conventional commercial vehicles by land, but also suitable for air freight. All electrical systems can be carried out in containers with protection class IP 65. The spare parts stock accommodated in the compartments in the containers can also be used for a longer period of time without external spare parts supply to the corresponding process plant. Due to the design of pull-out carriages and support profiles, individual components or modules can be easily removed, maintained and reinserted into the appropriate container compartment.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung findet das Ausrichten des beweglichen Teils im zweiten Container mit dem Ausricht- bzw. Schwenkvorgang automatisch statt, so dass sich diesbezügliche Einstellarbeiten auf ein Minimum beschränken. Wenn insoweit eine der Anlagenkomponenten eine Aktivkohlereinigung umfasst, wird ein Aktivkohleabsorber, ausgebildet als geschlossene Filterpatrone, in einem der Kompartimente mitgeführt und steht zum Auswechseln vor Ort zur Verfügung. Dadurch, dass auf eine geschlossene Patrone zurückgegriffen wird, ist eine Verunreinigung der in der Patrone befindlichen Aktivkohle durch falsche Handhabung vor Ort ausgeschlossen.In one embodiment of the invention, the alignment of the movable part in the second container with the alignment or pivoting takes place automatically, so that related adjustments are kept to a minimum. If one of the system components comprises an activated carbon cleaning insofar as an activated carbon absorber, designed as a closed filter cartridge, is carried in one of the compartments and is available for replacement on site. By resorting to a closed cartridge, contamination of the activated carbon in the cartridge due to improper handling on site is precluded.
Die für den Anlagenbetrieb notwendige Umgebungsluft wird über eine Filtereinheit angesaugt und gereinigt, was den beabsichtigen Einsatz auch in Wüstengebieten erleichtert.The ambient air required for system operation is sucked in and filtered through a filter unit, which facilitates its intended use in desert areas.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures and an embodiment.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Bei der nachstehenden Erläuterung des Ausführungsbeispiels mit Blick auf die Figuren wird von einer beispielhaften Luftzerlegungsanlage zur Erzeugung von flüssigem Sauerstoff und flüssigem Stickstoff ausgegangen, wobei das Prinzip der Unterbringung verschiedenster Anlagenkomponenten in zwei Containern erfindungsgemäß auch auf andere verfahrenstechnische Anlagen zu einem geänderten verfahrenstechnischen Zweck übertragen werden kann. Insofern sind die nachstehenden Erläuterungen nicht einschränkend zu verstehen.In the following explanation of the embodiment with regard to the figures is based on an exemplary air separation plant for the production of liquid oxygen and liquid nitrogen, the principle of accommodating a variety of plant components in two containers according to the invention can also be transferred to other process plants for a changed procedural purpose , In this respect, the following explanations are not intended to be limiting.
Die
Im Transportzustand sind Wartungsklappen bzw. -türen
Der in der
Nachdem der erste und zweite Container
Diesbezüglich wird beispielsweise beim ersten Container
Der zweite Container
Weiterhin sind Verstellfüße
Der zweite Container
Der Wartungszustand bezüglich der Anlagenkomponenten des ersten und zweiten Containers
Bezugnehmend auf
In analoger Weise sind auch alle Funktionseinheiten, die im zweiten Container
Das neue Konzept der Unterbringung der Anlagenkomponenten in zwei Containern führt zu einer außerordentlich kompakt aufstellbaren betriebsbereiten Anlage, die bediener- und wartungsfreundlich ist und darüber hinaus flexibel auch bei unterschiedlichen klimatischen Bedingungen genutzt werden kann.The new concept of accommodating the system components in two containers leads to an extremely compact operational system that is easy to operate and maintain, and can also be used flexibly in different climatic conditions.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ContainerContainer
- 22
- Luftkühlerair cooler
- 33
- Verschleißteil-KompartimentConsumable compartment
- 44
- Kontrollraum-KompartimentControl room compartment
- 55
- Schaltschrankswitch cabinet
- 6 6
- 77
- Transportöseneyebolts
- 88th
- ContainerContainer
- 99
- Wartungsklappe bzw. -türMaintenance flap or door
- 1010
- BlitzfangstangeLightning rod
- 1111
- Kühleraufsatzcool tower
- 1212
- Kompressorcompressor
- 1313
- Verbindungsleitungconnecting line
- 1414
- VerstellfüßeAdjustable feet
- 1515
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
- 1616
- TurbinenkälteanlageTurbine cooling system
- 1717
- FlüssigstickstoffpumpeLiquid nitrogen pump
- 1818
- MolbatterieMolbatterie
- 1919
- Hydrauliksteuerunghydraulic control
- 2020
- Kompressorcompressor
- 8080
- feststehendes Kompartimentfixed compartment
- 8181
- verschwenkbares Kompartimentpivotable compartment
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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