CN218794920U - 空分装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空分技术领域，公开了一种空分装置。该空分装置包括纯化系统、精馏塔和稳压系统。纯化系统包括交替进行吸附和再生的第一纯化器和第二纯化器。纯化系统和精馏塔连通，纯化系统中流出的气体进入精馏塔中进行分离。稳压系统经精馏塔和纯化系统连通，精馏塔中的废气能够输送至纯化系统，以对再生中的纯化器进行升压。该空分装置能够长期运行稳定，且具有节能降耗的优点。

Description

空分装置

技术领域

本实用新型涉及空分技术领域，尤其涉及空分装置。

背景技术

空分装置中的纯化器是净化空气的设备，它能够脱除空气中的水分和碳氢化合物，避免这些有害物质进入蒸馏塔，影响设备正常进行，甚至导致安全事故的发生。纯化器采用分子筛填充，这就需要在空分装置中设置两台纯化器交替运行，一台进行吸附工作时，另一台进行再生以恢复吸附能力。再生过程分为泄压、加热、冷吹、均压及并联五个步骤，通过相关阀门的开合来实现。

目前的空分装置在均压过程中存在以下问题：空气冷吹结束后，再生中的纯化器处于微正压，两个纯化器压差较大，这就导致均压阀门开启后，空气会迅速流入低压纯化器，造成正在进行吸附工作的纯化器出口空气流量大幅降低，进入精馏塔转的空气流量相应减少，有时甚至打破精馏塔冷量平衡，产品气体纯度变坏。重新调整工况需要较长时间，影响空分装置的长期稳定运行，不利于装置的节能降耗。虽然均压时间可以适当延长，但过分延长均压时间将影响纯化器再生周期中的其他步骤，同样影响装置节能。

鉴于中小型空分纯化器均压存在的问题，亟需提出一种能够保证长期稳定运行、节能降耗的空分装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种空分装置，该空分装置能够长期运行稳定，且具有节能降耗的优点。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

空分装置，包括：

纯化系统，所述纯化系统包括交替进行吸附和再生的第一纯化器和第二纯化器；

精馏塔，所述纯化系统和所述精馏塔连通，从所述纯化系统中流出的气体进入所述精馏塔中进行分离；

稳压系统，所述稳压系统将所述精馏塔和所述纯化系统连通，所述精馏塔中的废气能够输送至所述纯化系统，以对再生中的纯化器进行加压。

可选地，所述稳压系统包括充压主路，所述充压主路的进口连通于所述精馏塔，所述充压主路的出口连通于所述纯化系统，所述充压主路上依次设置有增压机进口阀、增压机和增压机出口阀，所述精馏塔中的废气能够依次经所述增压机进口阀，所述增压机和所述增压机出口阀进入所述再生中的纯化器，所述增压机用于对所述废气增压。

可选地，所述充压主路上还设置有储气罐，所述储气罐设置在所述增压机和所述增压机出口阀之间，用于储存增压后的废气。

可选地，所述充压主路上还设置有单向阀，所述单向阀设置在所述增压机的上游。

可选地，所述纯化系统包括并联设置的第一输送管路和第二输送管路，所述第一输送管路上依次设置有第一进口阀、所述第一纯化器和第一出口阀，所述第二输送管路上依次设置有第二进口阀、所述第二纯化器和第二出口阀，空气能够进入所述第一输送管路并依次经所述第一进口阀、所述第一纯化器和所述第一出口阀进入所述精馏塔；或，空气能够进入所述第二输送管路并依次经所述第二进口阀、所述第二纯化器和所述第二出口阀进入所述精馏塔。

可选地，所述稳压系统还包括充压支路，所述充压支路的一端连通于所述第一进口阀和所述第一纯化器之间，另一端连通于所述第二进口阀和所述第二纯化器之间，所述充压支路上设置有第一升压阀和第二升压阀，所述充压主路的出口连通于所述第一升压阀和所述第二升压阀之间，所述第一升压阀用于控制所述增压后的废气进入所述第一纯化器，所述第二升压阀用于控制所述增压后的废气进入所述第二纯化器。

可选地，所述空分装置还包括均压备用系统，所述均压备用系统包括均压管路，所述均压管路的一端连通于所述第一纯化器和所述第一出口阀之间，另一端连通于所述第二纯化器和所述第二出口阀之间，所述均压管路上设置有备用均压阀，所述备用均压阀用于调节所述第一纯化器和所述第二纯化器之间的压差。

可选地，所述空分装置还包括再生气主路，所述再生气主路的进口连通于所述精馏塔，所述再生气主路的出口连通于所述纯化系统，所述再生气主路上设置有加热器。

可选地，所述再生气主路上还设置有再生气压力检测元件。

可选地，所述空分装置还包括再生气支路，所述再生气支路的一端连通于所述第一出口阀和所述第一纯化器之间，另一端连通于所述第二出口阀和所述第二纯化器之间，所述再生气支路上设置有第一再生气进口阀和第二再生气进口阀，所述再生气主路的出口连通于所述第一再生气进口阀和所述第二再生气进口阀之间。

有益效果：

上述空分装置在纯化系统和精馏塔之间增设了稳压系统。稳压系统能够将精馏塔中产生的废气回收并输送至纯化系统中正在进行再生的纯化器，避免多余废气的浪费，实现了节能降耗，同时，低压的纯化器压力得到升高，两个纯化器之间的压差减小，保证进入精馏塔的气体流量稳定，从而减缓后续工段的波动，保证空分装置长期平稳运行。

附图说明

图1是本实用新型提供的空分装置的结构示意图。

图中：

1、储气罐压力检测元件；2、再生气压力检测元件；3、第一进口阀；4、第二进口阀；5、第一升压阀；6、第二升压阀；7、第一再生气出口阀；8、第二再生气出口阀；9、第一泄压阀；10、第二泄压阀；11、第一纯化器；12、第二纯化器；13、备用均压阀；14、第一再生气进口阀；15、第二再生气进口阀；16、第一出口阀；17、第二出口阀；18、加热器；19、精馏塔；20、再生气压力调节阀；21、增压机进口阀；22、单向阀；23、增压机；24、储气罐；25、增压机出口阀；

110、充压主路；111、充压支路；120、第一输送管路；130、第二输送管路；140、均压管路；150、再生气主路；151、再生气支路。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1，本实用新型提供一种空分装置。该空分装置包括纯化系统、精馏塔19和稳压系统。纯化系统包括交替进行吸附和再生的第一纯化器11和第二纯化器12。纯化系统和精馏塔19连通，纯化系统中流出的气体进入精馏塔19中进行分离。稳压系统经精馏塔19和纯化系统连通，精馏塔19中的废气能够输送至纯化系统，以对再生中的纯化器进行升压。

上述空分装置在纯化系统和精馏塔19之间增设了稳压系统。稳压系统能够将精馏塔19中产生的废气回收并输送至纯化系统中正在进行再生的纯化器，避免多余废气的浪费，实现了节能降耗，同时，低压的纯化器压力得到升高，两个纯化器之间的压差减小，保证进入精馏塔19的气体流量稳定，从而减缓后续工段的波动，保证空分装置长期平稳运行。

纯化系统包括并联设置的第一输送管路120和第二输送管路130，第一输送管路120上依次设置有第一进口阀3、第一纯化器11和第一出口阀16，第二输送管路130上依次设置有第二进口阀4、第二纯化器12和第二出口阀17。当第一纯化器11进行吸附工作时，空气进入第一输送管路120，并依次经第一进口阀3、第一纯化器11和第一出口阀16进入精馏塔19；当第二纯化器12进行吸附工作时，空气进入第二输送管路130并依次经第二进口阀4、第二纯化器12和第二出口阀17进入精馏塔19。

进一步地，稳压系统包括充压主路110，充压主路110的进口连通于精馏塔19，充压主路110的出口连通于纯化系统，充压主路110上依次设置有增压机进口阀21、增压机23和增压机出口阀25，精馏塔19中的废气能够依次经增压机进口阀21，增压机23和增压机出口阀25进入再生中的纯化器。通过调节增压机进口阀21，将多余废气输送至增压机23回收，当需要为再生中的纯化器升压时，通过调节增压机出口阀25为纯化器升压。

可选地，在充压主路110上设置储气罐24，且储气罐24设置在增压机23和增压机出口阀25之间，增压后的废气储存在储气罐24备用。

可选地，充压主路110上还设置有有单向阀22，单向阀22设置在增压机23的上游。单向阀22的设置能够防止增压机23发生故障时，增压机23内的废气回流，影响精馏塔19的稳定运行。

进一步地，稳压系统还包括充压支路111，充压支路111的一端连通于第一进口阀3和第一纯化器11之间，另一端连通于第二进口阀4和第二纯化器12之间，充压支路111上设置有第一升压阀5和第二升压阀6，充压主路110的出口连通于第一升压阀5和第二升压阀6之间，第一升压阀5用于控制增压后的废气进入第一纯化器11，第二升压阀6用于控制增压后的废气进入第二纯化器12。可以理解地，当第一纯化器11进行再生时，可根据需要打开第一升压阀5，使增压后的废气进入第一纯化器11，增加第一纯化器11的压力；当第二纯化器12进行再生时，可根据需要打开第二升压阀6，使增压后的废气进入第二纯化器12，增加第二纯化器12的压力。

进一步地，该空分装置还包括均压备用系统。均压备用系统包括均压管路140，均压管路140的一端连通于第一纯化器11和第一出口阀16之间，另一端连通于第二纯化器12和第二出口阀17之间，均压管路140上设置有备用均压阀13，备用均压阀13用于调节第一纯化器11和第二纯化器12之间的压差。正常情况下，利用稳压系统进行纯化器的均压，但当增压机23需要保养检修或无废气产生时，可通过调节备用均压阀13调节第一纯化器11和第二纯化器12之间的压差。

进一步地，空分装置还包括再生气主路150，再生气主路150的进口连通于精馏塔19，再生气主路150的出口连通于纯化系统，再生气主路150上设置有加热器18。精馏塔19中的部分废气可作为再生气输送至纯化系统，加热器18用于对再生气加热。

进一步地，再生气主路150上还设置有再生气压力检测元件2，再生气压力检测元件2用于检测再生气主路150中的压力，根据其检测得到的压力值调节稳压系统中的阀门。

进一步地，空分装置还包括再生气支路151，再生气支路151的一端连通于第一出口阀16和第一纯化器11之间，另一端连通于第二出口阀17和第二纯化器12之间，再生气支路151上设置有第一再生气进口阀14和第二再生气进口阀15，再生气主路150的出口连通于第一再生气进口阀14和第二再生气进口阀15之间。通过调节第一再生气进口阀14或第二再生气进口阀15，可选择性地将再生气输送至第一纯化器11或第二纯化器12。

继续参见图1，以下以第二纯化器12进行吸附工作为例对本实施例中的空分装置的控制逻辑进行说明：

第二进口阀4、第二出口阀17打开，空气进入第二输送管路130，并经第二进口阀4进入第二纯化器12吸附，完成吸附后的气体从第二出口阀17流出，进入精馏塔19分离。

与此同时，第一纯化器11进行再生工作，再生分为泄压、加热、冷吹、均压、并联五个阶段：(1)泄压阶段：第一进口阀3、第一出口阀16、第一泄压阀9打开，第一纯化器11的压力逐渐由吸附时工作压力降低至微正压；(2)加热阶段：第一进口阀3、第一出口阀16关闭，第一再生气进口阀14、第一再生气出口阀7打开，加热器18启动，再生气经加热器18加热后，从第一再生气进口阀14进入第一纯化器11，再从第一再生气出口阀7流出；(3)冷吹阶段：第一再生气进口阀14、第一再生气出口阀7打开，加热器18停止，再生气从第一再生气进口阀14进入第一纯化器11，再从第一再生气出口阀7流出；(4)均压阶段：第一升压阀5打开，储气罐24内增压后的废气依次经过增压机出口阀25和第一升压阀5进入第一纯化器11，为第一纯化器11升压；(5)并联阶段：第一进口阀3、第一出口阀16打开。

在空分装置运行过程中，通过再生气压力检测元件2检测再生气主路150内的压力，以此控制增压机进口阀21的开闭，从而保证再生气主路150内的压力稳定。具体地，当再生气压力检测元件2所测得的压力大于0.2公斤，增压机进口阀21开启，增压机23运行；当再生气压力检测元件2所测得的压力小于0.2公斤，减小增压机进口阀21阀门开度。同时，再生气压力检测元件2所测得的压力大于0.21公斤，打开再生气压力调节阀20将废气放空；再生气压力检测元件2所测得的压力小于0.21公斤，减小再生气压力调节阀20阀门开度。

上述过程为稳压系统正常运行的情况，再生气及用于增压的废气为精馏分离后带来的污氮气，这部分可利用的污氮气占空分装置总进气量的一半以上，且为了保证精馏工况平稳运行，污氮气需要不间断地排出。

由于增压机23利用污氮气作为动力源运行，当精馏塔19内的没有充足的污氮气产生或增压机23发生故障需要停机检修时，稳压系统无法运行。此时，可利用备用均压系统实现装置稳定运行。需要启动备用均压系统时，通过控制程序自动控制备用均压阀13开闭，利用第二纯化器12为第一纯化器11进行升压，并手动关闭第一升压阀5、第二升压阀6和增压机进口阀21。

本实施例中，增压机23和加热器18等设备以及阀门的开关由PLC程序自动控制，实现了自动化运行，从而在多套装置同时监控运行时，可降低操作人员的操作强度。其中，程序的设定以及运行过程中的时间、压力、报警连锁等相关设定均为本领域成熟的现有技术，在此不再进行赘述。一般而言，中小型空分装置均压需要的空气量在100Nm³以内，因此，普通的活塞式中低压气体增压机23即可满足要求，可根据不同的排气压力等级和流量要求灵活选用增压机23，投资较少，装置成本低。多数中小型空分装置再生气较为富裕，通常在满足纯化器再生要求下，多余污氮气直接排放大气是对装置能耗的浪费，而本实施例中的装置利用了多余污氮气作为动力，驱动增压机23加压，进而对纯化器进行升压，实现了节能降耗。同时，采用外部进气对纯化器进行升压，保证进入精馏塔19的气体流量稳定，解决了常规均压时影响后端工况波动的问题。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.空分装置，其特征在于，包括：

纯化系统，所述纯化系统包括交替进行吸附和再生的第一纯化器(11)和第二纯化器(12)；

精馏塔(19)，所述纯化系统和所述精馏塔(19)连通，从所述纯化系统中流出的气体进入所述精馏塔(19)中进行分离；

稳压系统，所述稳压系统将所述精馏塔(19)和所述纯化系统连通，所述精馏塔(19)中的废气能够输送至所述纯化系统，以对再生中的纯化器进行升压。

2.根据权利要求1所述的空分装置，其特征在于，所述稳压系统包括充压主路(110)，所述充压主路(110)的进口连通于所述精馏塔(19)，所述充压主路(110)的出口连通于所述纯化系统，所述充压主路(110)上依次设置有增压机进口阀(21)、增压机(23)和增压机出口阀(25)，所述精馏塔(19)中的废气能够依次经所述增压机进口阀(21)，所述增压机(23)和所述增压机出口阀(25)进入所述再生中的纯化器，所述增压机(23)用于对所述废气增压。

3.根据权利要求2所述的空分装置，其特征在于，所述充压主路(110)上还设置有储气罐(24)，所述储气罐(24)设置在所述增压机(23)和所述增压机出口阀(25)之间，用于储存增压后的废气。

4.根据权利要求2所述的空分装置，其特征在于，所述充压主路(110)上还设置有单向阀(22)，所述单向阀(22)设置在所述增压机(23)的上游。

5.根据权利要求2所述的空分装置，其特征在于，所述纯化系统包括并联设置的第一输送管路(120)和第二输送管路(130)，所述第一输送管路(120)上依次设置有第一进口阀(3)、所述第一纯化器(11)和第一出口阀(16)，所述第二输送管路(130)上依次设置有第二进口阀(4)、所述第二纯化器(12)和第二出口阀(17)，空气能够进入所述第一输送管路(120)并依次经所述第一进口阀(3)、所述第一纯化器(11)和所述第一出口阀(16)进入所述精馏塔(19)；或，空气能够进入所述第二输送管路(130)并依次经所述第二进口阀(4)、所述第二纯化器(12)和第二出口阀(17)进入所述精馏塔(19)。

6.根据权利要求5所述的空分装置，其特征在于，所述稳压系统还包括充压支路(111)，所述充压支路(111)的一端连通于所述第一进口阀(3)和所述第一纯化器(11)之间，另一端连通于所述第二进口阀(4)和所述第二纯化器(12)之间，所述充压支路(111)上设置有第一升压阀(5)和第二升压阀(6)，所述充压主路(110)的出口连通于所述第一升压阀(5)和所述第二升压阀(6)之间，所述第一升压阀(5)用于控制所述增压后的废气进入所述第一纯化器(11)，所述第二升压阀(6)用于控制所述增压后的废气进入所述第二纯化器(12)。

7.根据权利要求5所述的空分装置，其特征在于，所述空分装置还包括均压备用系统，所述均压备用系统包括均压管路(140)，所述均压管路(140)的一端连通于所述第一纯化器(11)和所述第一出口阀(16)之间，另一端连通于所述第二纯化器(12)和所述第二出口阀(17)之间，所述均压管路(140)上设置有备用均压阀(13)，所述备用均压阀(13)用于调节所述第一纯化器(11)和所述第二纯化器(12)之间的压差。

8.根据权利要求7所述的空分装置，其特征在于，所述空分装置还包括再生气主路(150)，所述再生气主路(150)的进口连通于所述精馏塔(19)，所述再生气主路(150)的出口连通于所述纯化系统，所述再生气主路(150)上设置有加热器(18)。

9.根据权利要求8所述的空分装置，其特征在于，所述再生气主路(150)上还设置有再生气压力检测元件(2)。

10.根据权利要求8所述的空分装置，其特征在于，所述空分装置还包括再生气支路(151)，所述再生气支路(151)的一端连通于所述第一出口阀(16)和所述第一纯化器(11)之间，另一端连通于所述第二出口阀(17)和所述第二纯化器(12)之间，所述再生气支路(151)上设置有第一再生气进口阀(14)和第二再生气进口阀(15)，所述再生气主路(150)的出口连通于所述第一再生气进口阀(14)和所述第二再生气进口阀(15)之间。

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