CN104034124B

CN104034124B - 一种空气分离装置与带压排液方法

Info

Publication number: CN104034124B
Application number: CN201410301693.8A
Authority: CN
Inventors: 田现德; 金振宗; 呼维刚; 李廷才; 沈荣; 赵莹; 狄鹏; 康与峰; 刘宝金; 潘新卿
Original assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Laiwu Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: CN104034124A

Abstract

本发明涉及一种空气分离装置，包括：空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、第二空气预冷系统WC、空气净化系统MS、气体换热器E1、第一分馏塔C1、第二分馏塔C2、第一氩系统C701、第二氩系统C702、蒸汽喷射器SE以及制冷系统P。本发明还提供了基于该空气分离装置所实现的带压排液方法。本发明利用了压缩机压力，液体排放速度加快，从而为后续工作提供了时间保障。

Description

一种空气分离装置与带压排液方法

技术领域

本发明涉及空气分离领域，特别涉及一种空气分离装置与带压排液方法。

背景技术

空气分离装置(简称空分装置)用于氧、氮、氩组分的分离，提取后的产品分别用于炼钢、炼铁、航天、化工、农业等各个领域。

正常情况下，空气分离装置的原料为空气，空气中成分组成除氧、氮外，还有少量的水蒸气、二氧化碳、乙炔和其他碳氢化合物以及少量的灰尘等固体杂质。每立方米空气中的水蒸气含量约为4-40g/m³，二氧化碳含量约为0.6-0.9g/m³，乙炔含量约为0.01-0.1g/m³，灰尘等固体杂质含量一般为0.05-0.15g/m³。这些杂质虽然不大，但由于大型空分装置每小时加工空气量都在几万甚至几十万立方米，因此带入空分装置的总量是相当可观的。

目前空分装置通常采用常温分子筛净化、增压透平膨胀机制冷、全精馏制氩流程，加工空气经过分子筛净化后其露点温度可达到-65℃，但由于长期的运行，仍会有部分碳氢化合物、二氧化碳以及游离水的存在随空气冷却，被冻结下来的水分和二氧化碳沉积在低温换热器、透平膨胀机或精馏塔内就会堵塞通道、管道和阀门；乙炔集聚在液氧中有爆炸的危险，所以空分装置就必须定期进行排液、加温工作，以彻底清除带入系统中的杂质，恢复设备的生产性能。一般情况下，大型空分设备每2-3年停车加温一次。

图1为现有技术中对空分装置做停车排液的整个过程的示意图，如图所示，对空分装置做停车排液需要经历下列程序：系统停车、静压排液、系统加温；整个程序约需要44小时左右，尤其是增加了空压系统、预冷系统、净化系统的停、启工作，操作繁琐，劳动强度大，增加了不必要的停车时间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的空气分离装置在停车排液时操作繁琐、劳动强度大等缺陷，从而提供一种空气分离装置与带压排液方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种空气分离装置，包括：空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、第二空气预冷系统WC、空气净化系统MS、气体换热器E1、第一分馏塔C1、第二分馏塔C2、第一氩系统C701、第二氩系统C702、蒸汽喷射器SE以及制冷系统P；其中，所述的空气压缩系统AT的出气口通过管路与第一空气预冷系统AC的进气口连接，第一空气预冷系统AC的出气口则通过管路连接到空气净化系统MS的进气口；所述空气净化系统MS的出气口通过管路与气体换热器E1的一个进气口相连，而气体换热器E1的出气口通过管路连接到第一分馏塔C1；所述第一分馏塔C1的底部通过管路与第二分馏塔C2连通，该管路上安装有第一阀门V1；所述第二分馏塔C2的底部开有排液阀，所述第二分馏塔C2的上部还开有出气口，所述出气口通过管路与气体换热器E1的进气口连接；所述第二分馏塔C2还通过一安装有第二阀门V3的管路与第一分馏塔C1相连通；所述第一氩系统C701的进气口与第一分馏塔C1相连，其上部的出气口通过管路连接到第二氩系统C702的进气口，第一氩系统C701底部的排液口与第二氩系统C702底部的排液口通过管路连接到蒸汽喷射器SE。

本发明还提供了基于所述的空气分离装置所实现的带压排液方法，包括：

步骤1)、系统停车步骤；该步骤包括：停止氧气、氮气、氩气、液体的生产，关闭与外界系统联通的相应管路，停止制冷系统P的工作，空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、第二空气预冷系统WC、空气净化系统MS、气体换热器E1正常工作；

步骤2)、带压排液步骤；该步骤包括：空气依次经过空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、空气净化系统MS、气体换热器E1后进入第一分馏塔C1，在第一分馏塔C1内形成气压，促使第一分馏塔C1内的液体的蒸发；与此同时，打开蒸汽喷射器SE的阀门；接着，打开第二分馏塔C2的排液阀以排放液体，在气压的推动下，第一分馏塔C1底部的液体经阀门V1、V3进入第二分馏塔C2内，并通过第二分馏塔C2底部的出口进行排放；空气在第二分馏塔C2内被分为氧气和氮气，所有的氧气与部分氮气在气体换热器E1中与从外部输入的空气做热交换，进而排放到大气中；其余污氮气进入气体换热器E1后分别通入净化系统MS或第二空气预冷系统WC，进而排放到空气中；当第二分馏塔C2底部的液体排放完毕后，关闭排液阀，进行第一氩系统C701、第二氩系统C702底部液体的排放，当分馏塔内的液体全部排放完毕后，打开分馏塔的所有排液阀、吹除阀待转入加温作业；

步骤3)、系统加温步骤。

本发明的优点在于：

1、本发明利用了压缩机压力，液体排放速度加快，从而为后续工作提供了时间保障。

2、由于空气压缩系统、预冷系统、分子筛系统一直保持正常的工作状态，减少了设备的开停车操作，降低了劳动强度。

3、低温液体蒸发后由返流气体带走冷量，在换热器中回收了部分冷量，防止了由于复热过快，热应力过大为设备带来的不利影响。

4、系统的排液、加温作业一气呵成，工作程序不间断，从而缩短了时间，降低了不必要的设备能耗。

附图说明

图1是现有技术中对空分装置做停车排液的整个过程的示意图；

图2是本发明的空气分离装置的结构示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。

参考图2，本发明的空气分离装置包括：空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、第二空气预冷系统WC、空气净化系统MS、气体换热器E1、第一分馏塔C1、第二分馏塔C2、第一氩系统C701、第二氩系统C702、蒸汽喷射器SE以及制冷系统P；其中，所述的空气压缩系统AT的出气口通过管路与第一空气预冷系统AC的进气口连接，第一空气预冷系统AC的出气口则通过管路连接到空气净化系统MS的进气口；所述空气净化系统MS的出气口通过管路与气体换热器E1的一个进气口相连，而气体换热器E1的出气口通过管路连接到第一分馏塔C1；所述第一分馏塔C1的底部通过管路与第二分馏塔C2连通，该管路上安装有第一阀门V1；所述第二分馏塔C2的底部开有排液阀，所述第二分馏塔C2的上部还开有出气口，所述出气口通过管路与气体换热器E1的进气口连接；所述第二分馏塔C2还通过一安装有第二阀门V3的管路与第一分馏塔C1相连通；所述第一氩系统C701的进气口与第一分馏塔C1相连，其上部的出气口通过管路连接到第二氩系统C702的进气口，第一氩系统C701底部的排液口与第二氩系统C702底部的排液口通过管路连接到蒸汽喷射器SE。

基于图2所示的空气分离装置所实现的带压排液方法包括：

步骤1)、系统停车步骤；该步骤包括：停止氧气、氮气、氩气、液体的生产，关闭与外界系统联通的相应管路，停止制冷系统P的工作，与之相对应的，空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、第二空气预冷系统WC、空气净化系统MS、气体换热器E1依然正常进行工作。

步骤2)、带压排液步骤；该步骤包括：空气依次经过空气压缩系统AT、第一空气预冷系统AC、空气净化系统MS、气体换热器E1后进入第一分馏塔C1，在第一分馏塔C1内形成气压，促使第一分馏塔C1内的液体的蒸发；与此同时，打开蒸汽喷射器SE的阀门；接着，打开第二分馏塔C2的排液阀以排放液体，在气压的推动下，第一分馏塔C1底部的液体经第一阀门V1、第二阀门V3进入第二分馏塔C2内，并通过第二分馏塔C2底部的出口进行排放，在这一排放过程中，由于第一分馏塔C1、第二分馏塔C2内带有压力，所以低温液体的排放速度得到提高；空气在第二分馏塔C2内被分为氧气和氮气，所有的氧气与部分氮气在气体换热器E1中与从外部输入的空气做热交换，进而排放到大气中；其余污氮气(指无法与氧气完全分离的那部分氮气)进入气体换热器E1后分别通入净化系统MS或第二空气预冷系统WC，进而排放到空气中；当第二分馏塔C2底部的液体排放完毕后，关闭排液阀，进行第一氩系统C701、第二氩系统C702底部液体的排放，当分馏塔内的液体全部排放完毕后，打开分馏塔的所有排液阀、吹除阀转入加温作业。

步骤3)、系统加温步骤。

以上是对本发明的空气分离装置以及通过该装置所实现的带压排液方法的说明。从上述描述可以看出，在带压排液的过程中，空气分离装置的分馏塔内始终保持一定的工作压力，将压力侧液体送入上塔，然后由主冷凝蒸发器排液阀进行排液，而后排放氩系统残存的液体，由于塔内压力较高，从而加速了液体排放，在蒸汽充足的情况下，可与排液阀门配合加快液体排放速度。此外，由于正流空气的存在，造成分馏塔内液体蒸发，蒸发后所产生的冷量在换热器中换热后由返流气体带出。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种空气分离装置，其特征在于，包括：空气压缩系统(AT)、第一空气预冷系统(AC)、第二空气预冷系统(WC)、空气净化系统(MS)、气体换热器(E1)、第一分馏塔(C1)、第二分馏塔(C2)、第一氩系统(C701)、第二氩系统(C702)、蒸汽喷射器(SE)以及制冷系统(P)；其中，

所述的空气压缩系统(AT)的出气口通过管路与第一空气预冷系统(AC)的进气口连接，第一空气预冷系统(AC)的出气口则通过管路连接到空气净化系统(MS)的进气口；所述空气净化系统(MS)的出气口通过管路与气体换热器(E1)的一个进气口相连，而气体换热器(E1)的出气口通过管路连接到第一分馏塔(C1)；所述第一分馏塔(C1)的底部通过管路与第二分馏塔(C2)连通，该连通第一分馏塔(C1)与与第二分馏塔(C2)的管路上安装有第一阀门(V1)；所述第二分馏塔(C2)的底部开有排液阀，所述第二分馏塔(C2)的上部还开有出气口，第二分馏塔(C2)上部的出气口通过管路与气体换热器(E1)的进气口连接；所述第二分馏塔(C2)还通过一安装有第二阀门(V3)的管路与第一分馏塔(C1)相连通；所述第一氩系统(C701)的进气口与第一分馏塔(C1)相连，所述第一氩系统(C701)上部的出气口通过管路连接到第二氩系统(C702)的进气口，第一氩系统(C701)底部的排液口与第二氩系统(C702)底部的排液口通过管路连接到蒸汽喷射器(SE)。

2.基于权利要求1所述的空气分离装置所实现的带压排液方法，包括：

步骤1)、系统停车步骤；该步骤包括：停止氧气、氮气、氩气、液体的生产，关闭与外界系统联通的相应管路，停止制冷系统(P)的工作，空气压缩系统(AT)、第一空气预冷系统(AC)、第二空气预冷系统(WC)、空气净化系统(MS)、气体换热器(E1)正常工作；

步骤2)、带压排液步骤；该步骤包括：空气依次经过空气压缩系统(AT)、第一空气预冷系统(AC)、空气净化系统(MS)、气体换热器(E1)后进入第一分馏塔(C1)，在第一分馏塔(C1)内形成气压，促使第一分馏塔(C1)内的液体的蒸发；与此同时，打开蒸汽喷射器(SE)的阀门；接着，打开第二分馏塔(C2)的排液阀以排放液体，在气压的推动下，第一分馏塔(C1)底部的液体经第一阀门(V1)、第二阀门(V3)进入第二分馏塔(C2)内，并通过第二分馏塔(C2)底部的出口进行排放；空气在第二分馏塔(C2)内被分为氧气和氮气，所有的氧气与部分氮气在气体换热器(E1)中与从外部输入的空气做热交换，进而排放到大气中；其余污氮气进入气体换热器(E1)后分别通入空气净化系统(MS)和第二空气预冷系统(WC)，进而排放到空气中；当第二分馏塔(C2)底部的液体排放完毕后，关闭排液阀，进行第一氩系统(C701)、第二氩系统(C702)底部液体的排放，当第一分馏塔与第二分馏塔内的液体全部排放完毕后，打开第一分馏塔与第二分馏塔的所有排液阀、吹除阀待转入加温作业；

步骤3)、系统加温步骤。