Conception modulaire sur skid dans les équipements de génération d'oxygène VPSA/PSA

Dans l'industrie de l'ingénierie, l'intégration des équipements est devenue une exigence standard pour les nouvelles installations. L'assemblage modulaire sur skid est l'une des différentes méthodes pour réaliser une telle intégration.

1. Concept de modularisation et de montage sur skid dans une usine d'oxygène VPSA/PSA

Le montage sur skid consiste à fixer un ensemble d'équipements d'oxygène VPSA (adsorption par variation de pression sous vide) et PSA (adsorption par variation de pression) sur une base en fer cornière ou en poutres en I. L'ensemble de l'unité d'oxygène peut être déplacé à l'aide d'un dispositif de levage ou d'une grue. Les équipements d'oxygène sur skid sont largement utilisés dans les domaines industriels. et des équipements d'oxygène PSA (adsorption par inversion de pression) sur une base fabriquée en cornière ou en poutres en I. L'ensemble de l'unité d'oxygène peut être déplacé à l'aide d'un dispositif de levage ou d'une grue. Les équipements d'oxygène montés sur skid sont largement utilisés dans les domaines industriels.

La modularisation, quant à elle, implique l'intégration efficace du processus et des équipements de production d'oxygène afin que chaque skid ait sa propre fonction indépendante. En même temps, elle permet un fonctionnement collaboratif entre différents skids, facilitant la conception décentralisée, la fabrication et le transport, tout en réduisant la difficulté de levage. Des exemples de ces modules incluent les skids d'entrée/sortie d'adsorbeur, les skids de compression d'oxygène et les skids de ventilation et de mesure.

La conception modulaire sur skid dans un système d'oxygène VPSA/PSA offre une intégration élevée, une conception détaillée, des périodes de construction courtes, une petite empreinte au sol, des systèmes de contrôle avancés, un fonctionnement fiable, etc., résolvant efficacement les défis techniques de la construction sur site des unités d'oxygène.

Dans ce contexte, un « module » fait référence à l'intégration fonctionnelle, tandis qu'un « skid » fait référence à l'intégration spatiale. Un seul module peut contenir plusieurs skids, et de même, un skid peut être constitué de plusieurs modules.

2. La conception modulaire sur skid de l'usine VPSA/PSA-O2

(1) Approche de conception

A. La conception modulaire de l'usine d'oxygène VPSA/PSA

a. Sur la base des unités fonctionnelles du processus de génération d'oxygène, le système de génération d'oxygène VPSA/PSA est divisé en plusieurs unités à fonction unique pour former des séries d'unités modulaires. b. Sur la base de l'unité d'oxygène modulaire dans son ensemble, en tenant compte de la taille et du poids maximum des composants à l'intérieur d'un seul module, ainsi que de la faisabilité pratique du transport et de la facilité d'installation sur site. La conception finale intègre les canalisations, les équipements, les instruments électriques et autres composants à l'intérieur de l'unité modulaire, finalisant ainsi la disposition générale du module.

c. Les composants de tuyauterie à l'intérieur du module, en particulier les instruments, doivent être incorporés dans le module autant que possible lors de la conception.

d. La conception se concentre sur les équipements clés, avec des composants auxiliaires inclus également. Toutes les canalisations, instruments et vannes sont intégrés en une seule unité, facilitant le processus d'assemblage sur skid ultérieur.

e. Le câblage de commande, les circuits électriques et d'instrumentation de l'unité modulaire sont pré-câblés et connectés de manière ordonnée aux armoires de commande du système de génération d'oxygène. Une fois l'alimentation électrique fournie sur site, le générateur d'oxygène peut être rapidement mis en service après un simple réglage.

B. Conception sur skid de l'usine d'oxygène VPSA/PSA

a. Sur la base du processus de production d'oxygène, tous les équipements, canalisations, instruments et autres composants à l'intérieur de chaque unité modulaire sont assemblés sur un skid pour former plusieurs unités sur skid.

b. Les dimensions de la base, les emplacements des poutres porteuses et les spécifications de la structure en acier sont déterminés en fonction de la disposition générale et du poids du générateur d'oxygène VPSA/PSA.

c. En utilisant la disposition des canalisations et le flux de processus, les positions des supports de canalisations sont définies sur la base en structure en acier, visant à minimiser les connexions entre les skids.

d. Lors du processus de conception globale du skid, des facteurs tels que le levage et le transport, l'installation sur site, la facilité d'utilisation et de maintenance doivent être soigneusement pris en compte pour garantir une utilisation pratique et efficace.

d. Lors du processus de conception globale du skid, des facteurs tels que le levage et le transport, l'installation sur site, la facilité d'utilisation et de maintenance doivent être soigneusement pris en compte pour garantir une utilisation pratique et efficace.

(2) Points clés de la disposition des équipements d'oxygène VPSA/PSA

La disposition des équipements suit le principe technique de la conception modulaire sur skid. Sur la base des unités modulaires prédéfinies, les composants des équipements d'oxygène sont principalement disposés sur une plateforme unifiée pour respecter les réglementations d'espacement, garantissant une disposition compacte tout en satisfaisant aux besoins d'espace pour l'opération, l'inspection et la maintenance. De plus, tous les pipelines, instruments et autres composants de l'unité d'oxygène sont préfabriqués et installés, de sorte qu'à l'arrivée sur site, seul le soudage des connexions de pipelines entre les skids est nécessaire pour terminer l'installation du système de production d'oxygène.

Les principes de disposition des pipelines sur skid sont les suivants :

• Respecte les exigences du processus et répond aux spécifications de taille et de poids du skid.

• Facilite l'exploitation et la gestion tout en garantissant une production sûre.

• Permet une maintenance pratique des pipelines et une opération facile des vannes.

• La conception globale doit être harmonieuse et esthétique, tout en minimisant l'utilisation de matériaux.

Lors de la modélisation des skids de l'usine d'oxygène, les concepteurs doivent suivre strictement les principes de tuyauterie et se concentrer sur la disposition des équipements. Les équipements relativement hauts doivent être positionnés au centre, tandis que les plus courts et les vannes doivent être placés autour. Cela permet au personnel de maintenance et à leurs outils d'accéder facilement aux composants, ce qui est crucial pour les opérations quotidiennes, la maintenance, les réparations et le démontage de l'usine VPSA/PSA-O2.

Pour garantir des connexions rapides et fiables sur site à l'avenir, les pipelines entre les skids doivent être connectés avec des brides dans la mesure du possible. Si des passages pour le personnel sont nécessaires dans le skid, la largeur ne doit pas être inférieure à 900 mm et la hauteur ne doit pas être inférieure à 2150 mm.

(3) Sélection des équipements d'oxygène VPSA/PSA

Sous réserve de coûts raisonnables et maîtrisables, il est essentiel de sélectionner des équipements efficaces et multifonctionnels dans la mesure du possible. La conception modulaire sur skid doit commencer par l'intégration des fonctions des équipements, plutôt que de simplement "empiler" les processus et équipements de production d'oxygène.

(4) Tests sous pression et transport des skids

Une fois les dessins de conception des skids terminés, le processus de fabrication et d'installation commence en usine. Après achèvement, chaque skid subit une détection de défauts, un test de pression hydraulique, un test d'étanchéité, une purge et une protection anticorrosion, le tout conformément aux normes nationales. Ces tests garantissent la qualité et la fiabilité du skid, assurant que l'usine d'oxygène est prête à l'emploi à la livraison.

Compte tenu de la complexité du transport maritime et terrestre, il est crucial de garantir que les skids de l'unité d'oxygène ne soient pas endommagés pendant le transit. Les skids et autres composants doivent être emballés séparément, placés dans des conteneurs étanches et clairement étiquetés avec une liste de colisage incluant leurs noms, numéros, liste d'équipements et références de dessins pour faciliter la disposition et le démontage sur site.

3. Défis de la technologie modulaire sur skid VPSA/PSA

La technologie modulaire sur skid de l'usine d'oxygène VPSA/PSA divise les unités de production des grandes usines d'oxygène en plusieurs modules en fonction des exigences fonctionnelles et des contraintes de transport. Chaque module est conçu séparément, avec les équipements, tuyauteries, instruments et autres composants complétés et installés dans une usine de préfabrication. Après une intégration initiale et un débogage simple, les modules sont démontés, transportés sur site et réassemblés. Enfin, l'ensemble du système d'oxygène subit un débogage global et un test sous pression avant fonctionnement. Bien que cette technologie offre des avantages significatifs en matière de sécurité, de protection de l'environnement, de calendrier de projet, de coût et de qualité, elle fait également face à plusieurs défis et obstacles dans l'application pratique.

(1) Défis techniques

La mise en œuvre de la technologie modulaire sur skid nécessite de surmonter une série de défis techniques, notamment la précision de la conception modulaire du VPSA/ d'oxygène PSA, la précision de fabrication des composants modulaires VPSA/PSA et la faisabilité du transport et de l'installation de ces composants VPSA/PSA.

• Conception collaborative multidisciplinaire : Les équipements d'oxygène VPSA/PSA modulaires sur skid impliquent plusieurs disciplines telles que le procédé, l'équipement, la tuyauterie, la structure et le génie électrique. Une conception collaborative efficace et une planification de construction précise sont essentielles.

• Charge de travail importante en modélisation 3D : En raison de la complexité de la structure des équipements montés sur skid, une modélisation 3D détaillée est nécessaire pour garantir une conception rationnelle et éviter les conflits potentiels.

• Assemblage et démontage sur site : Les unités montées sur skid multicouches doivent être assemblées par couches en usine. Compte tenu des besoins de levage, de transport et de réassemblage sur site, un plan détaillé doit être élaboré pour ces processus.

De plus, la conception modulaire doit prendre en compte les conditions physiques, les exigences de qualification, les conditions humaines et organisationnelles, ainsi que l'application de logiciels intelligents, tous essentiels pour une mise en œuvre réussie de la conception modulaire des usines VPSA/PSA.

(2) Normalisation et évolutivité

Actuellement, tant au niveau national qu'international, la conception modulaire en est encore à ses premiers stades de développement, et une chaîne d'approvisionnement standardisée et évolutive pour la fabrication modulaire sur skid n'a pas encore été établie. Cela signifie que lors de la mise en œuvre de la technologie modulaire sur skid, il peut y avoir un manque de normes et de spécifications unifiées, entraînant des problèmes de compatibilité et d'interchangeabilité entre différents projets.

(3) Facteurs environnementaux et de sécurité

Dans certains environnements spéciaux, tels que des conditions météorologiques extrêmes ou un terrain complexe, la mise en œuvre de la technologie modulaire sur skid peut faire face à des défis supplémentaires.

S'appuyant sur les avantages de la technologie modulaire sur skid, PKU Pioneer propose des générateurs d'oxygène modulaires VPSA/PSA très efficaces qui se distinguent par leur rentabilité, leur empreinte réduite et leur délai de livraison raccourci. Le système de production d'oxygène est spécialement conçu et installé dans un conteneur, ce qui le rend idéal pour les clients ayant des contraintes d'espace et des besoins en oxygène à faible débit (généralement <450 Nm³/h).

En 2023, PKU Pioneer a livré avec succès une usine d'oxygène PSA conteneurisée à des utilisateurs en Italie et en Malaisie pour le traitement des eaux usées et l'industrie alimentaire. Depuis sa création en 1999, PKU Pioneer propose des solutions de production d'oxygène adaptables à divers besoins internationaux dans plus de 20 secteurs industriels, ce qui en fait un fournisseur de confiance et privilégié dans l'industrie du VPSA et du PSA à travers le monde.