CN105486033A - 一种空分装置的冷开车系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空分装置的冷开车系统，包括：介质存储设备、介质输送管道、介质回流管道及回流控制阀；介质存储设备的介质输出端与介质输送管道的介质输入端连接，介质输送管道的介质输出端与空分装置中精馏塔的介质输入端连接；介质回流管道的介质输入端与介质输送管道连接，介质回流管道的介质输出端与介质存储设备的介质输入端连接；回流控制阀设置在介质回流管道上，缩短了空分装置中精馏塔的积液时间，从而缩短了空分装置的启动时间，进而缩短了空分装置的复产时间，不仅减小了耗电量，而且保证了生产正常进行。

Description

一种空分装置的冷开车系统
技术领域
本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种空分装置的冷开车系统。
背景技术
在化工行业的空分装置中，为了提高空分装置的经济运行效率，一般每两年会对空分装置及其辅助设备进行大修，再对大修后的空分装置进行排液、大加热、冷开车工序直至正常生产。而空分装置从排液工序到正常生产，耗时非常长，一般用时在72小时左右。其中，冷开车工序的耗时最长，一般用时在60小时左右。空分装置从排液到正常生产的启动时间越长，耗电量就越大，并且可能延误后续设备的正常生产，从而造成重大经济损失。
发明内容
本发明实施例通过提供一种空分装置的冷开车系统，解决了现有技术中空分装置复产时间长的技术问题，实现了减小耗电量和保证生产正常进行的技术效果。
本发明实施例提供了一种空分装置的冷开车系统，包括：介质存储设备、介质输送管道、介质回流管道及回流控制阀；所述介质存储设备的介质输出端与所述介质输送管道的介质输入端连接，所述介质输送管道的介质输出端与空分装置中精馏塔的介质输入端连接；所述介质回流管道的介质输入端与所述介质输送管道连接，所述介质回流管道的介质输出端与所述介质存储设备的介质输入端连接；所述回流控制阀设置在所述介质回流管道上。
进一步地，还包括：多个安全阀；所述安全阀设置在所述介质输送管道和/或所述介质回流管道上。
进一步地，还包括：低温液体泵；所述低温液体泵设置在所述介质输送管道上。
进一步地，还包括：多个膨胀节；所述膨胀节设置在所述介质输送管道上，且位于所述低温液体泵的介质输入端和/或所述低温液体泵的介质输出端。
进一步地，还包括：过滤器；所述过滤器设置在所述介质输送管道上，且位于所述介质存储设备的介质输出端与所述低温液体泵之间。
进一步地，还包括：压力表；所述压力表设置在所述介质输送管道上，且位于所述低温液体泵的介质输出端。
进一步地，还包括：泄放阀；所述泄放阀设置在所述介质输送管道上，且位于所述空分装置中精馏塔的介质输入端和所述低温液体泵之间。
进一步地，还包括：介质换热输送管道和蒸汽换热器；所述介质换热输送管道的介质输入端与所述介质输送管道连接，所述介质换热输送管道的介质输出端与所述蒸汽换热器的介质输入端连接。
进一步地，还包括：止回阀；所述止回阀设置在所述介质换热输送管道上。
进一步地，还包括：处理器；所述处理器的信号输入端与所述压力表的信号输出端电性连接，所述处理器的信号输出端与所述回流控制阀、所述低温液体泵、所述泄放阀和所述蒸汽换热器的信号输入端电性连接。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、通过介质输送管道将介质存储设备中的介质输送到空分装置中的精馏塔中，并通过调节回流控制阀以达到输出压力和流量控制的目的，缩短了空分装置中精馏塔的积液时间，从而缩短了空分装置的启动时间，进而缩短了空分装置的复产时间，不仅减小了耗电量，而且保证了生产正常进行，同时经济效益巨大。每套空分装置每两年需处理1次，缩短装置的启动时间为72-42＝30小时；6套空分装置每年需处理6÷2＝3次，其毛利润为：(60000m3/h×0.85元/m3+120000m3/h×0.75元/m3+3000m3/h÷780×2400元/m3)×30h×3次＝1352(万元)。
2、通过对安全阀的使用，当管道内的压力达到阈值时，自动开启降压，防止了管道内的压力超压，从而保护了设备、容器及管道。
3、通过对膨胀节的使用，防止了管道发生抖动，不仅保护了管道，而且保护了工作人员的人身安全。
4、通过对过滤器的使用，对杂质进行了过滤，进一步保护了设备。
5、通过对压力表的使用，实现了对管道中的压力的测量，保证了介质能够被顺利泵出，从而保证了空分装置复产作业的正常进行。
6、通过对泄放阀的使用，实现了对管道中残留的残渣和废液的排放，保证了后续产品的质量。
7、本发明实施例还可以将介质输送到蒸汽换热器中进行换热，不仅提高了本发明实施例的实用性，而且也有效地提高了本发明实施例提供的系统在原有设备事故状态下，作为后备系统为用户提供应急产品的输送能力。
8、通过对止回阀的使用，防止了蒸汽换热器中的热量回流扩散到介质输送管道中将介质汽化，进一步地防止了管道内的压力超压。
9、通过对处理器的使用，提高了本发明实施例的自动化水平，进一步缩短了空分装置的复产时间。
附图说明
图1为本发明实施例提供的空分装置的冷开车系统的结构示意图；
其中，1-介质存储设备，2-介质输送管道，3-介质回流管道，4-回流控制阀，5-精馏塔，6-安全阀，7-低温液体泵，8-膨胀节，9-过滤器，10-压力表，11-第一泄放阀，12-介质换热输送管道，13-蒸汽换热器，14-止回阀，15-气液分离器，16-手动阀，17-调节阀，18-补水阀，19-溢流管，20-蒸汽管，21-蒸汽控制阀，22-控制阀，23-第二泄放阀，24-主冷凝蒸发器、25-甲烷塔，26-冷凝蒸发器，27-甲烷塔底部的冷凝蒸发器冷开车专用管线，28-第一低温阀门，29-主冷凝蒸发器冷开车专用管线，30-第二低温阀门，31-上下塔联通管线，32-上下塔联通阀门。
具体实施方式
本发明实施例通过提供一种空分装置的冷开车系统，解决了现有技术中空分装置复产时间长的技术问题，实现了减小耗电量和保证生产正常进行的技术效果。
本发明实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
通过介质输送管道将介质存储设备中的介质输送到空分装置中的精馏塔中，并通过调节回流控制阀以达到输出压力和流量控制的目的，缩短了空分装置中精馏塔的积液时间，从而缩短了空分装置的启动时间，进而缩短了空分装置的复产时间，不仅减小了耗电量，而且保证了生产正常进行，同时经济效益巨大。每套空分装置每两年需处理1次，缩短装置的启动时间为72-42＝30小时；6套空分装置每年需处理6÷2＝3次，其毛利润为：(60000m3/h×0.85元/m3+120000m3/h×0.75元/m3+3000m3/h÷780×2400元/m3)×30h×3次＝1352(万元)。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
参见图1，本发明实施例提供的空分装置的冷开车系统，包括：介质存储设备1、介质输送管道2、介质回流管道3及回流控制阀4；介质存储设备1的介质输出端与介质输送管道2的介质输入端连接，介质输送管道2的介质输出端与空分装置中精馏塔5的介质输入端连接；介质回流管道3的介质输入端与介质输送管道2连接，介质回流管道3的介质输出端与介质存储设备1的介质输入端连接；回流控制阀4设置在介质回流管道3上。
在本实施例中，介质存储设备1中的介质可以是液体氮、液体氧或液体氩等。此外，介质存储设备1也可以专门提供不合格的液体产品存储，并专门提供冷开车导液和作为冷源用。介质输送管道2和介质回流管道3均为不锈钢软管，不锈钢软管可适度弯曲，以适应不同位置的连接，方便实用，并有缓冲节连接。回流控制阀4为气压控制阀。
对本发明实施例的结构进行说明，介质输送管道2的介质输出端与气液分离器15的介质输入端连接，气液分离器15的介质输出端与空分装置中精馏塔5的介质输入端连接。上下塔联通阀门32设置在上下塔联通管线31上。主冷凝蒸发器冷开车专用管线29的进气端连通上下塔联通管线31，第二低温阀门30设置在主冷凝蒸发器冷开车专用管线29上。甲烷塔底部的冷凝蒸发器冷开车专用管线27的进气端与甲烷塔25中的冷凝蒸发器26的出气端连接，第一低温阀门28设置在甲烷塔底部的冷凝蒸发器冷开车专用管线27上。甲烷塔25中的冷凝蒸发器26的出气端还与精馏塔5的下塔连通。
在本实施例中，甲烷塔底部的冷凝蒸发器冷开车专用管线27的规格是DN100，主冷凝蒸发器冷开车专用管线29的规格是DN200。
对本发明实施例的结构进行进一步说明，还包括：控制阀22；控制阀22设置在介质输送管道2上，且位于气液分离器15的介质输入端处。
为了防止管道内的低温介质汽化而超压，在所有介质管道的外部，都设置有保温层。
为了进一步防止管道内的压力超压，保证安全生产，还包括：多个安全阀6；安全阀6设置在介质输送管道2和/或介质回流管道3上，通过设置安全阀6的压力等级来保护设备、容器、管道。
对本发明实施例的结构进行更进一步说明，还包括：低温液体泵7；低温液体泵7设置在介质输送管道2上。
在本实施例中，低温液体泵7的类型为离心式液氮泵，且工作压力为0.65Mpa，工作流量为30000m3/h。
为了防止管道发生抖动，从而保护管道和工作人员的人身安全，还包括：多个膨胀节8；膨胀节8设置在介质输送管道2上，且位于低温液体泵7的介质输入端和/或低温液体泵7的介质输出端。
为了对杂质进行过滤，从而进一步保证设备，还包括：过滤器9；过滤器9设置在介质输送管道2上，且位于介质存储设备1的介质输出端与低温液体泵7之间。
为了保证介质能够被顺利泵出，从而保证空分装置复产作业的正常进行，还包括：压力表10；压力表10设置在介质输送管道2上，且位于低温液体泵7的介质输出端。
为了对管道中残留的残渣和废液进行排放，从而保证后续产品的质量，还包括：泄放阀；泄放阀设置在介质输送管道2上，且位于空分装置中精馏塔5的介质输入端和低温液体泵7之间。
对本发明实施例的结构进行更进一步说明，还包括：调节阀17；调节阀17设置在介质输送管道2上，且位于控制阀22和低温液体泵7之间。
在这种情况下，本发明实施例中的泄放阀的数量为2，即第一泄放阀11和第二泄放阀23；第一泄放阀11位于控制阀22和调节阀17之间，第二泄放阀23位于低温液体泵7的介质输出端。
为了提高本发明实施例的实用性，还包括：介质换热输送管道12和蒸汽换热器13；介质换热输送管道12的介质输入端与介质输送管道2连接，介质换热输送管道12的介质输出端与蒸汽换热器13的介质输入端连接。
具体地，在蒸汽换热器13上设置有补水阀18和溢流管19，将蒸汽管20通入蒸汽换热器13，在蒸汽管20上设置有蒸汽控制阀21。
为了防止蒸汽换热器13中的热量回流扩散到介质输送管道2中将介质汽化，还包括：止回阀14；止回阀14设置在介质换热输送管道12上。
为了提高本发明实施例的自动化水平，还包括：处理器；处理器的信号输入端与压力表10的信号输出端电性连接，处理器的信号输出端与回流控制阀4、低温液体泵7、泄放阀、蒸汽换热器13和蒸汽控制阀21的信号输入端电性连接。
本发明实施例还提供了手动开始和停止输送介质的方式，即将手动阀16设置在介质输送管道2上。
空分装置在大修完毕后，必须进行大加热、冷开车阶段和产品正常生产阶段。其中，冷开车阶段包括：冷吹、积液、调纯和产品正常生产阶段。在空分装置启动膨胀机后就进入了冷开车阶段。冷开车阶段随着膨胀机制冷的深入，空分装置内各容器、管道的温度进一步降低。当气液分离器15的介质输入端的温度TI3207和进甲烷塔25的温度TI3201达到预设温度，且主冷凝蒸发器24的底部开始排放出液体时，启动本发明实施例提供的系统，以缩短空分装置的启动时间，从而达到快速复产、达产的目的。
本发明实施例的工作流程包括(介质存储设备1中存储的介质为低温液氮)：
1、加热阶段：
①全开控制阀22、手动阀16和第一泄放阀11进行排气；
②当从第一泄放阀11排出的气体干净、干燥时，全关第一泄放阀11，并全开调节阀17和第二泄放阀23进行排气；
2、预冷阶段：
①主冷凝蒸发器24和冷凝蒸发器26的预冷：预冷阶段应尽量发挥膨胀机的制冷效率，冷开车冷却的重点和难点在于精馏塔5中的主冷凝蒸发器24和甲烷塔25底部的冷凝蒸发器26的冷凝。在没有出现液体时，应尽量加大通过精馏塔5中的主冷凝蒸发器24和甲烷塔25底部的冷凝蒸发器26的液体的流量，从而加快其冷却的速度。为了加快主冷凝蒸发器24和冷凝蒸发器26的快速冷凝，本发明实施例开通冷开车专用管线：保证上下塔联通阀门32关闭，全开第一低温阀门28、稍开第二低温阀门30约5圈。随着塔内容器、管道的温度的下降，密切注意精馏塔5的上塔压力、空压机出口压力和流量的变化。当进塔压力下降时，应尽量加大空压机负荷以增加入塔加工空气量，保证精馏塔5的下塔压力在0.55MPa；当进空分装置的液体的流量达到135000m3/h时，及时关小第二低温阀门30，预冷阶段精馏塔5的上塔压力应控制在28KPa；
液体输送管线的预冷：①当第二泄放阀23的排气口结霜时，说明管道内部的温度已达到预冷温度，关闭第二泄放阀23；
②开启回流控制阀4，介质存储设备1中的低温液氮经过低温液体泵7，对低温液体泵7进行预冷，并回流到介质存储设备1中；
3、输液阶段：
随着空分装置内各容器、管道的温度进一步降低，进塔压力也进一步下降，这时应缓慢提高空压机负荷以增加入塔加工空气量，保证精馏塔5的下塔压力在0.55MPa；当进空分装置流量达到151000m3/h时，可根据塔内温度、压力、流量的变化及时调节缓慢关小第二低温阀门30直至全关，(上下塔联通阀门32关闭)。待进精馏塔5温度TI3201、气液分离器15的介质输入端的温度TI3207达到预设温度，且主冷凝蒸发器24的底部开始排放出液体时，装置开始进入输液阶段，即可以进入低温液体泵7的快速输送积液阶段,并将精馏塔5的上塔压力控制在30KPa。
①开启第二泄放阀23，当有大量的液氮从第二泄放阀23排出后，说明该段管道的预冷工作已完成，关闭第二泄放阀23；
②打开第一泄放阀11，当有大量的液氮从第一泄放阀11排出后，说明该段管道的预冷工作已完成，关闭第一泄放阀11；
③当气液分离器15的介质输入端的温度达到预设温度且主冷凝蒸发器24的底部排放出液体时，说明主冷凝蒸发器24内部已达到冷却温度。启动低温液体泵7，将回流控制阀4设定SP:0.45MP后投入自动控制，用调节阀17来调节进入精馏塔5的液氮量；
④当主冷凝蒸发器24的液位达到预设液位时(一般达到85％以上)，缓慢关闭调节阀17，液氮自动经介质回流管道3回流至介质存储设备1。将低温液体泵7出口压力设定SP:0.45MP→0.2MP，停止低温液体泵7运行；
⑤全开第一泄放阀11和第二泄放阀23排尽管道内的液氮，以防止超压；
这里需要说明的是，本发明实施例还可以用来进行换热作业，具体的过程包括(在初始状态下，所有阀门均为关闭状态)：开启低温液体泵7、止回阀14和调节阀17，低温液体泵7将介质存储设备1中的介质泵到蒸汽换热器13中；再向蒸汽换热器13中通入高温蒸汽，进行换热，介质被汽化；再将汽化后的介质输出到用户。
这里需要说明的是，本发明实施例提供的系统可以同时适用于多个空分装置的冷开车阶段，其与其他空分装置的连接关系和工作流程如上述实施例，这里不做赘述。
【技术效果】
1、通过介质输送管道2将介质存储设备1中的介质输送到空分装置中的精馏塔5中，并通过调节回流控制阀4以达到输出压力和流量控制的目的，缩短了空分装置中精馏塔5的积液时间，从而缩短了空分装置的启动时间，进而缩短了空分装置的复产时间，不仅减小了耗电量，而且保证了生产正常进行，同时经济效益巨大。每套空分装置每两年需处理1次，缩短装置的启动时间为72-42＝30小时；6套空分装置每年需处理6÷2＝3次，其毛利润为：(60000m3/h×0.85元/m3+120000m3/h×0.75元/m3+3000m3/h÷780×2400元/m3)×30h×3次＝1352(万元)。
2、通过对甲烷塔底部的冷凝蒸发器冷开车专用管线27、第一低温阀门28、主冷凝蒸发器冷开车专用管线29和第二低温阀门30的使用，进一步加快了甲烷塔25、精馏塔5、容器及管道的冷却，从而进一步缩短了空分装置冷开车的时间。
3、在管道的外部设置有保温层，防止了管道内的低温液氮汽化而超压，从而保护了设备、容器及管道。
4、通过对安全阀6的使用，当管道内的压力达到阈值时，自动开启降压，进一步防止了管道内的压力超压。
5、通过对膨胀节8的使用，防止了管道发生抖动，不仅保护了管道，而且保护了工作人员的人身安全。
6、通过对过滤器9的使用，对杂质进行了过滤，进一步保护了设备。
7、通过对压力表10的使用，实现了对管道中的压力的测量，保证了介质能够被顺利泵出，从而保证了空分装置复产作业的正常进行。
8、本发明实施例中的低温液体泵7的类型为离心式液氮泵，该类泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。
9、通过对泄放阀的使用，实现了对管道中残留的残渣和废液的排放，保证了后续产品的质量。
10、本发明实施例还可以将介质输送到蒸汽换热器13中进行换热，不仅提高了本发明实施例的实用性，而且也有效地提高了本发明实施例提供的系统在原有设备事故状态下，作为后备系统为用户提供应急产品的输送能力。
11、通过对止回阀14的使用，防止了蒸汽换热器13中的热量回流扩散到介质输送管道2中将介质汽化，更进一步地防止了管道内的压力超压。
12、通过对处理器的使用，提高了本发明实施例的自动化水平，进一步缩短了空分装置的复产时间。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种空分装置的冷开车系统，其特征在于，包括：介质存储设备、介质输送管道、介质回流管道及回流控制阀；所述介质存储设备的介质输出端与所述介质输送管道的介质输入端连接，所述介质输送管道的介质输出端与空分装置中精馏塔的介质输入端连接；所述介质回流管道的介质输入端与所述介质输送管道连接，所述介质回流管道的介质输出端与所述介质存储设备的介质输入端连接；所述回流控制阀设置在所述介质回流管道上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：多个安全阀；所述安全阀设置在所述介质输送管道和/或所述介质回流管道上。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：低温液体泵；所述低温液体泵设置在所述介质输送管道上。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：多个膨胀节；所述膨胀节设置在所述介质输送管道上，且位于所述低温液体泵的介质输入端和/或所述低温液体泵的介质输出端。
5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：过滤器；所述过滤器设置在所述介质输送管道上，且位于所述介质存储设备的介质输出端与所述低温液体泵之间。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：压力表；所述压力表设置在所述介质输送管道上，且位于所述低温液体泵的介质输出端。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：泄放阀；所述泄放阀设置在所述介质输送管道上，且位于所述空分装置中精馏塔的介质输入端和所述低温液体泵之间。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：介质换热输送管道和蒸汽换热器；所述介质换热输送管道的介质输入端与所述介质输送管道连接，所述介质换热输送管道的介质输出端与所述蒸汽换热器的介质输入端连接。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：止回阀；所述止回阀设置在所述介质换热输送管道上。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：处理器；所述处理器的信号输入端与所述压力表的信号输出端电性连接，所述处理器的信号输出端与所述回流控制阀、所述低温液体泵、所述泄放阀和所述蒸汽换热器的信号输入端电性连接。
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