CN117450746A - 一种用于空分装置快速启动的加温系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于空分装置快速启动的加温系统及方法，属于空气分离技术领域。增压机的入口处连接有第一加温气体进口管道；所述膨胀空气流道穿过主换热器后设置有膨胀流道气体出口，所述高压空气流道穿过主换热器后设置有高压流道气体出口；所述氧气流道在精馏塔的氧气出口处连接有第二加温气体进口管道，所述氧气流道穿过主换热器后设置有氧气流道气体出口；所述第一加温气体进口管道和第二加温气体进口管道连接有加温气体气源。通过在增压机和液氧泵的入口处增加加温气体进口管道，将空分启动过程中的加温吹除阶段前移至空分正式启动之前，即在空压机启动之前完成加温吹除工作，减少空分冷态启动时间，降低空分启动费用。
Description
技术领域
本发明属于空气分离技术领域，涉及一种用于空分装置快速启动的加温系统及方法。
背景技术
空分就是将空气中的有效气体分离出来，氧气和氮气是主要被分离的气体产品。深冷法是最主要的空气分离方法，以空气为原料，经过压缩、净化、换热使空气液化成为液空，液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氧气和氮气。空气液化温度很低，精馏塔和主换热器安装在白色的冷箱中，设备和冷箱板之间填满珠光砂用来保冷隔热，冷箱设备中的介质最低温度达到-194℃。空分启动分为热态启动和冷态启动两种。热态启动是指精馏塔为常温状态下的启动，主要过程有加温吹除、冷塔降温、积液、调纯、产品送出等。冷态启动是指精馏塔内有低温的液体，主要过程有加温吹除、调纯、产品送出等。空分短时间停车后启动采用冷态启动的方式，由于精馏塔内有低温的液体，故冷态启动所需时间要短于热态启动时间，而冷态启动的主要时间用在加温吹除阶段，加温吹除阶段长达8小时左右，现有技术中都在开启空压机后开始加温吹除阶段，此阶段耗费太多时间，增加了空分启动费用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中冷态启动时开启空压机后才开始加温吹除阶段，导致冷态启动耗费时间过长和启动费用过多的技术问题，提供一种用于空分装置快速启动的加温系统及方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供一种用于空分装置快速启动的加温系统，包括依次连接的空压机、空冷塔、分子筛、增压机和精馏塔；所述分子筛通过低压空气流道与精馏塔直接连接；所述增压机通过高压空气流道和膨胀空气流道两条管道与所述精馏塔连接；所述膨胀空气流道上设置.有膨胀机；所述空压机接入气源；所述低压空气流道、高压空气流道和膨胀空气流道均穿过主换热器，使其中流体在进入精馏塔前在主换热器中换热；所述精馏塔中经过精馏分离得到的氧气通过氧气流道送出、氮气通过氮气流道送出；所述氧气流道和氮气流道均穿过主换热器，使其中流体在流出精馏塔后在主换热器中换热；
所述增压机的入口处连接有第一加温气体进口管道；所述膨胀空气流道穿过主换热器后设置有膨胀流道气体出口，所述高压空气流道穿过主换热器后设置有高压流道气体出口；所述氧气流道在精馏塔的氧气出口处连接有第二加温气体进口管道，所述氧气流道穿过主换热器后设置有氧气流道气体出口；所述第一加温气体进口管道和第二加温气体进口管道连接有加温气体气源。
本发明的进一步改进在于：
所述氧气流道上在进入主换热器之前设置有液氧泵。
所述第二加温气体进口管道连接在所述液氧泵的入口处。
所述加温氮气进口管道和第二加温气体进口管道上设置有阀门。
所述加温气体气源输入到第一加温气体进口管道和第二加温气体进口管道中的气体要求无油并且露点低于-60℃。
所述加温气体气源为氮气或空气。
在所述膨胀流道气体出口、高压流道气体出口和氧气流道气体出口处连接有微量水分析仪。
所述微量水分析仪由手持露点仪代替。
第二方面，本发明提供了一种用于空分装置快速启动的加温方法，包括以下步骤：
步骤一，空分临时停车保冷停机后再次启动时，同时打开第一加温气体进口管道和第二加温气体进口管道上的阀门，向高压空气流道、膨胀空气流道和氧气流道中通入加温气体，吹除管道中各种心态的水；
步骤二，在进行步骤一的同时使用微量水分析仪或者手持露点仪对高压空气流道、膨胀空气流道和氧气流道内的露点进行测量，直到露点值在规定范围内，吹除完成；
步骤三，关闭第一加温气体进口管道和第二加温气体进口管道上的阀门，切除加温气源，开启空压机，进行后续空分流程。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种用于空分装置快速启动的加温系统，通过在增压机和液氧泵的入口处增加加温气体进口管道，将空分启动过程中的加温吹除阶段前移至空分正式启动之前，即在空压机启动之前完成加温吹除工作，减少空分冷态启动时间，降低空分启动费用。空压机功率高达上万千万，减少启动过程中的空压机运行时间可以节省启动费用数万元，同时减少启动过程中人员的工作量。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中一种用于空分装置快速启动的加温系统的结构示意图。
其中：1-空压机；2-空冷塔；3-分子筛；4-增压机；5-第一加温气体进口管道；6-膨胀机；7-膨胀流道气体出口；8-高压流道气体出口；9-主换热器；10-氧气流道气体出口；11-液氧泵；12-第二加温气体进口管道；13-精馏塔；101-低压空气流道；102-高压空气流道；103-膨胀空气流道；104-氧气流道；105-氮气流道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明实施例公开了一种用于空分装置快速启动的加温系统，包括依次连接的空压机1、空冷塔2、分子筛3、增压机4和精馏塔13；所述分子筛3通过低压空气流道101与精馏塔13直接连接；所述增压机4通过高压空气流道102和膨胀空气流道103两条管道与所述精馏塔13连接；所述膨胀空气流道103上设置有膨胀机6；所述空压机1接入气源；所述低压空气流道101、高压空气流道102和膨胀空气流道103均穿过主换热器9，使其中流体在进入精馏塔13前在主换热器9中换热；所述精馏塔13中经过精馏分离得到的氧气通过氧气流道104送出、氮气通过氮气流道105送出；所述氧气流道104和氮气流道105均穿过主换热器9，使其中流体在流出精馏塔13后在主换热器9中换热；所述氧气流道104上在进入主换热器9之前设置有液氧泵11。
所述增压机4的入口处连接有第一加温气体进口管道5；所述膨胀空气流道103穿过主换热器9后设置有膨胀流道气体出口7，所述高压空气流道102穿过主换热器9后设置有高压流道气体出口8；所述液氧泵11的入口处连接有第二加温气体进口管道12，所述氧气流道104穿过主换热器9后设置有氧气流道气体出口10；所述第一加温气体进口管道5和第二加温气体进口管道12连接有加温气体气源。所述加温氮气进口管道5和第二加温气体进口管道12上设置有阀门。所述加温气体气源输入到第一加温气体进口管道5和第二加温气体进口管道12中的气体要求无油并且露点低于-60℃，所述加温气体气源为氮气或空气，在所述膨胀流道气体出口7、高压流道气体出口8和氧气流道气体出口10处连接有微量水分析仪，或者使用手持露点仪对管道内露点进行测量。
本发明实施例还公开了一种用于空分装置快速启动的加温方法，包括以下步骤：
步骤一，空分临时停车保冷停机后再次启动时，同时打开第一加温气体进口管道5和第二加温气体进口管道12上的阀门，向高压空气流道102、膨胀空气流道103和氧气流道104中通入加温气体，吹除管道中各种心态的水；
步骤二，在进行步骤一的同时使用微量水分析仪或者手持露点仪对高压空气流道102、膨胀空气流道103和氧气流道104内的露点进行测量，直到露点值在规定范围内，吹除完成；
步骤三，关闭第一加温气体进口管道5和第二加温气体进口管道12上的阀门，切除加温气源，开启空压机1，进行后续空分流程。
本发明公开了一种用于空分装置快速启动的加温系统，通过在增压机和液氧泵的入口处增加加温气体进口管道，将空分启动过程中的加温吹除阶段前移至空分正式启动之前，即在空压机启动之前完成加温吹除工作，减少空分冷态启动时间，降低空分启动费用。空压机功率高达上万千万，减少启动过程中的空压机运行时间可以节省启动费用数万元，同时减少启动过程中人员的工作量。
本发明的工作原理如下：
空分基本流程如下：空压机1压缩大气提供原料空气和建立下塔压力。原料空气进入空冷塔2洗涤和初步降温，再进入分子3筛除去空气中水、乙炔等有害杂质。分子筛3后的洁净空气一路作为低压空气进入主换热器9降温后进入精馏塔13，另一路去增压机4，空气经增压机4压缩后又分为两个支路，一个支路膨胀空气在主换热器9降温后从其中间抽出进入膨胀机6制冷降温后进入精馏塔13，另个一支路高压空气在主换热器9降温液化后进入精馏塔13。在主换热器9降温后的三路低温空气或液化空气进入精馏塔13，经过精馏分离成液氧和氮气。低温氮气在主换热器9复热至常温送出。液氧经液氧泵11加压在主换热器9汽化复热至常温后送出。
精馏塔13、主换热器9、部分膨胀机6、液氧泵11分别安装在相应的冷箱中。共有5股介质在主换热器中换热，分别是正流的低压空气、膨胀空气、高压空气和反流的氮气、氧气。主换热器9上部是常温的温度，下部是低温的温度。正流介质在主换热器中降温，反流介质在主换热器中升温。正流介质和反流介质相互换热。
空分临时停车保冷停机后精馏塔13内有低温液体和压力，湿空气等不会进入，所以保冷停机后的冷态启动不需要加温吹除精馏塔，和精馏塔13相连的没有隔断的主换热器9低压空气流道101和氮气流道105也有压力不需要加温吹除。主换热器9的高压空气流道102、膨胀空气流道103、氧气流道104由于阀门或设备等的隔断和精馏塔13不直接相连，停机后流道内不能建立压力，流道内没有正压，湿空气等有可能进入，启动时必须进行加温吹除，加温吹除掉各种形态的水，否则水和二氧化然进入精馏塔13，在低温下水结冰堵塞精馏塔填料，造成空分装置不能正常运行，所以相关流道必须进行加温吹除。
通常情况下是在空分启动过程对主换热器9用来自分子筛3后的洁净空气进行加温吹除，需要空压机1运行，由于主换热器9下部温度低，吹除合格时间较长，在这一过程中空压机1压缩的原料空气大部分放空造成浪费，成本高。
本发明在增压机4接入加温氮气，从第一加温气体进口管道5进入空分系统，分别加温吹除膨胀空气流道103和高压空气流道102后从膨胀流道气体出口7和高压流道气体出口8排出，将流道内的水吹除出来。在液氧泵11接入加温氮气，从第二加温气体进口管道12进入空分系统，加温吹除氧气流道后从氧气流道气体出口10排出，将流道内的水吹除出来。在空分正式启动之前通过加温流程用氮气对主换热器相关流道进行加温吹除，合格后再启动空分减少了加温吹除环节，节省空分启动时间和启动费用。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，包括依次连接的空压机(1)、空冷塔(2)、分子筛(3)、增压机(4)和精馏塔(13)；所述分子筛(3)通过低压空气流道(101)与精馏塔(13)直接连接；所述增压机(4)通过高压空气流道(102)和膨胀空气流道(103)两条管道与所述精馏塔(13)连接；所述膨胀空气流道(103)上设置.有膨胀机(6)；所述空压机(1)接入气源；所述低压空气流道(101)、高压空气流道(102)和膨胀空气流道(103)均穿过主换热器(9)，使其中流体在进入精馏塔(13)前在主换热器(9)中换热；所述精馏塔(13)中经过精馏分离得到的氧气通过氧气流道(104)送出、氮气通过氮气流道(105)送出；所述氧气流道(104)和氮气流道(105)均穿过主换热器(9)，使其中流体在流出精馏塔(13)后在主换热器(9)中换热；
所述增压机(4)的入口处连接有第一加温气体进口管道(5)；所述膨胀空气流道(103)穿过主换热器(9)后设置有膨胀流道气体出口(7)，所述高压空气流道(102)穿过主换热器(9)后设置有高压流道气体出口(8)；所述氧气流道(104)在精馏塔(13)的氧气出口处连接有第二加温气体进口管道(12)，所述氧气流道(104)穿过主换热器(9)后设置有氧气流道气体出口(10)；所述第一加温气体进口管道(5)和第二加温气体进口管道(12)连接有加温气体气源。
2.根据权利要求1所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，所述氧气流道(104)上在进入主换热器(9)之前设置有液氧泵(11)。
3.根据权利要求2所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，所述第二加温气体进口管道(12)连接在所述液氧泵(11)的入口处。
4.根据权利要求1所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，所述加温氮气进口管道(5)和第二加温气体进口管道(12)上设置有阀门。
5.根据权利要求1所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，所述加温气体气源输入到第一加温气体进口管道(5)和第二加温气体进口管道(12)中的气体要求无油并且露点低于-60℃。
6.根据权利要求5所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，所述加温气体气源为氮气或空气。
7.根据权利要求1所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，在所述膨胀流道气体出口(7)、高压流道气体出口(8)和氧气流道气体出口(10)处连接有微量水分析仪。
8.根据权利要求1所述的用于空分装置快速启动的加温系统，其特征在于，所述微量水分析仪由手持露点仪代替。
9.一种用于空分装置快速启动的加温方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，空分临时停车保冷停机后再次启动时，同时打开第一加温气体进口管道(5)和第二加温气体进口管道(12)上的阀门，向高压空气流道(102)、膨胀空气流道(103)和氧气流道(104)中通入加温气体，吹除管道中各种心态的水；
步骤二，在进行步骤一的同时使用微量水分析仪或者手持露点仪对高压空气流道(102)、膨胀空气流道(103)和氧气流道(104)内的露点进行测量，直到露点值在规定范围内，吹除完成；
步骤三，关闭第一加温气体进口管道(5)和第二加温气体进口管道(12)上的阀门，切除加温气源，开启空压机(1)，进行后续空分流程。
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| CN202311653383.8A Pending CN117450746A (zh) | 2023-12-04 | 2023-12-04 | 一种用于空分装置快速启动的加温系统及方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117450746A (zh) |
-
2023
- 2023-12-04 CN CN202311653383.8A patent/CN117450746A/zh active Pending
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