專利名稱：帶快速啟動的空氣分離設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種空氣分離設(shè)備(空分設(shè)備)，更具體地涉及一種能夠加快啟動速度的低溫精餾型空氣分離設(shè)備。
背景技術(shù)：
空氣分離是指從空氣中分離及制取氧、氮和氬等組分，目前主要采用低溫精餾分離法，因為與吸附法、膜分離法等其它空氣分離方法相比其生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟且適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。低溫精餾型空分設(shè)備通常包括動力系統(tǒng)(主要是空氣壓縮機)、凈化系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)(主要是膨脹機)、換熱系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)和產(chǎn)品輸送系統(tǒng)等，其中精餾系統(tǒng)一般采用兩級壓力精餾方式，主要由低壓塔、中壓塔和位于它們之間的冷凝蒸發(fā)器構(gòu)成，被稱作 “雙塔系統(tǒng)”?，F(xiàn)有的低溫精餾型空分設(shè)備存在的一個問題是，空分設(shè)備在從常溫進行熱態(tài)啟動時需要較長的時間，這是因為空分設(shè)備啟動時溫度相對較高而冷量不足，使得空分設(shè)備在自身冷卻、液體積累和精餾工況的建立方面都有所遲緩，從而延長了啟動時間。然而，在該啟動過程中只消耗能量卻無產(chǎn)品輸出，這樣啟動時間過長將影響空分設(shè)備的經(jīng)濟效益。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題而提供一種能夠加快啟動速度的空氣分離設(shè)備，從而加快空分設(shè)備開車后的產(chǎn)品輸出，提高空分設(shè)備的經(jīng)濟效益。根據(jù)本實用新型，一種通過低溫精餾分離空氣的空氣分離設(shè)備包括通過管路順次連接的空氣壓縮機、凈化系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、膨脹機和雙塔系統(tǒng)，所述雙塔系統(tǒng)包括位于下部的中壓塔、位于上部的低壓塔和位于這兩個塔之間的冷凝蒸發(fā)器，與所述低壓塔的頂部連接的廢氮管路從所述換熱系統(tǒng)的冷端延伸穿過所述換熱系統(tǒng)。所述空氣分離設(shè)備還包括從所述膨脹機的出口端在所述換熱系統(tǒng)的冷端連接到所述廢氮管路的旁通管路，和/或從所述中壓塔的底部連接到所述冷凝蒸發(fā)器的富液管路。根據(jù)本實用新型的空氣分離設(shè)備能以簡便的設(shè)置和簡單的結(jié)構(gòu)在空分設(shè)備中增強局部換熱或優(yōu)化局部精餾效果，從而低成本地縮短空分設(shè)備的啟動時間，這能加快空分設(shè)備開車后的產(chǎn)品輸出并節(jié)省能量消耗，還能減少空分設(shè)備的停車時間，由此提高空分設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟效益。

包含在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出本實用新型的示例性實施例，并與說明一起用于解釋本實用新型的原理，在附圖中圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的空氣分離設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0009]下面參照圖1詳細描述本實用新型的一個示例性實施例。根據(jù)該實施例的空氣分離設(shè)備主要采用雙塔系統(tǒng)來對空氣進行低溫精餾，如圖1 所示，該雙塔系統(tǒng)包括位于下部的中壓塔51和位于上部的低壓塔53，以及設(shè)置在中壓塔和低壓塔之間的冷凝蒸發(fā)器52。在空分設(shè)備工作時，如圖1所示，從空分設(shè)備的輸入端輸入的原料空氣首先在主壓縮機1內(nèi)被壓縮，然后進入凈化系統(tǒng)。在凈化系統(tǒng)中，空氣先在預(yù)冷器21中預(yù)冷，然后流過凈化器22以除去空氣中的水分、二氧化碳等雜質(zhì)。從凈化器22出來的空氣被分成a、b、 c三部分。a部分在被增壓機6進一步壓縮到較高的壓力后送到換熱器3的熱端，然后在換熱器3中一直冷卻并從換熱器3的冷端離開，再送到中壓塔51的底部。b部分被直接送到換熱器3中冷卻，然后也通向中壓塔51的底部。c部分先送到一增壓膨脹機的增壓機42側(cè)被進一步壓縮，然后進入換熱器3 ；在換熱器3中進行部分冷卻后，從換熱器3的中上部引出并送到膨脹機41進行膨脹以產(chǎn)生空氣分離設(shè)備所需的冷量，再通往低壓塔53的中部進行低溫精餾。其中，膨脹機41與增壓機42同軸聯(lián)接并驅(qū)動增壓機42。上面對空氣的壓縮、冷卻和膨脹系統(tǒng)的說明只是為了給出根據(jù)本實用新型的空氣分離設(shè)備的一個示例，但是，本實用新型也可以應(yīng)用于其它任何適當?shù)目諝鈮嚎s、冷卻和膨脹系統(tǒng)構(gòu)型。進入中壓塔51底部的冷卻空氣自下而上流過中壓塔51，與中壓塔中自上而下流動的液體相遇并進行傳質(zhì)換熱，最終在中壓塔51的頂部得到較純的氣態(tài)氮。該氣態(tài)氮在冷凝蒸發(fā)器52的冷凝側(cè)被冷卻成液體，一部分可作為液氮產(chǎn)品輸出、或用液氮泵11加壓并送到換熱器3中氣化成高壓氣態(tài)氮，另一部分作為回流液在中壓塔51中流下?；亓饕涸谥袎核信c上升的氣體進行熱質(zhì)交換，最后在中壓塔底部得到含氧較多的富氧液。另一方面，從低壓塔53中部進入的膨脹空氣在低壓塔53中進行精餾和提餾，最后可在低壓塔的底部得到較純的液氧，而在低壓塔的頂部得到廢氮氣。其中，液氧可在冷凝蒸發(fā)器52的蒸發(fā)側(cè)與中壓塔頂部的氣態(tài)氮進行換熱而被蒸發(fā)為氣態(tài)氧，也可以液氧產(chǎn)品的形式引出、或用液氧泵10加壓并送到換熱器3中氣化成高壓氣態(tài)氧。在低壓塔53的頂部得到的廢氮氣可經(jīng)廢氮管路7輸送至換熱器3的冷端，并從換熱器3穿過以與從換熱器3的熱端進入的空氣進行換熱而冷卻這些空氣。但是，在空氣分離設(shè)備進行熱態(tài)啟動時，各部分的溫度較高，源自廢氮管路的冷量不足，整個設(shè)備需要工作一段時間逐漸冷卻下來才能建立起正常生產(chǎn)所需的熱平衡。為了使設(shè)備盡快達到該熱平衡，在本實用新型中，如圖1所示，從膨脹機41的出口端引出一條在換熱器3的冷端連接到廢氮管路7的旁通管路8。這樣，在設(shè)備啟動階段，能將膨脹機41產(chǎn)生的一部分冷量直接導(dǎo)入到換熱器3中，增強此處的局部換熱，從而加快換熱器3的換熱工況的建立并節(jié)省達到正常熱平衡所需的時間，亦即加快了空分設(shè)備的啟動速度。另一方面，冷凝蒸發(fā)器52通常是空分設(shè)備啟動過程中最難冷卻的部件，往往只有少部分的冷氣體能從其通過，這造成其積液時間較長，延緩了正常生產(chǎn)的速度。為此，在本實用新型中，還可從中壓塔51的底部引出一條連接到冷凝蒸發(fā)器52的富液管路9，將中壓塔底部的富氧液送到冷凝蒸發(fā)器52中的低壓側(cè)，利用富氧液的冷量來加快冷凝蒸發(fā)器在空分設(shè)備啟動過程中的冷卻，從而縮短其積液時間，盡早達到正常生產(chǎn)狀態(tài)。本實用新型的上述構(gòu)型可應(yīng)用于各種低溫精餾型空氣分離設(shè)備，只要該空分設(shè)備具有上述的換熱器(主換熱器)和/或冷凝蒸發(fā)器(主冷凝蒸發(fā)器)即可，對應(yīng)地，可為空分設(shè)備配備上述的旁通管路8和/或富液管路9來加快空分設(shè)備的啟動速度。由此，本實用新型通過以簡便的設(shè)置和簡單的結(jié)構(gòu)在空分設(shè)備中增強局部換熱或優(yōu)化局部精餾效果，低成本地縮短了空分設(shè)備的啟動時間，這能加快空分設(shè)備開車后的產(chǎn)品輸出并節(jié)省能量消耗，還能減少空分設(shè)備的停車時間，由此提高空分設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟效益。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本說明書及其公開的示例應(yīng)被認為只是示例性的，在不脫離本實用新型的范圍或精神的情況下，可對上文所公開的實施例作出各種修改和變型。
權(quán)利要求1.一種通過低溫精餾分離空氣的空氣分離設(shè)備，包括通過管路順次連接的空氣壓縮機、凈化系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、膨脹機和雙塔系統(tǒng)，所述雙塔系統(tǒng)包括位于下部的中壓塔、位于上部的低壓塔和位于這兩個塔之間的冷凝蒸發(fā)器，與所述低壓塔的頂部連接的廢氮管路從所述換熱系統(tǒng)的冷端延伸穿過所述換熱系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣分離設(shè)備還包括從所述膨脹機的出口端在所述換熱系統(tǒng)的冷端連接到所述廢氮管路的旁通管路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，還包括從所述中壓塔的底部連接到所述冷凝蒸發(fā)器的富液管路。
專利摘要本實用新型涉及一種空氣分離設(shè)備，其通過低溫精餾來分離空氣并包括通過管路順次連接的空氣壓縮機、凈化系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、膨脹機和雙塔系統(tǒng)，所述雙塔系統(tǒng)包括位于下部的中壓塔、位于上部的低壓塔和位于這兩個塔之間的冷凝蒸發(fā)器，與所述低壓塔的頂部連接的廢氮管路從所述換熱系統(tǒng)的冷端延伸穿過所述換熱系統(tǒng)，所述空氣分離設(shè)備還包括從所述膨脹機的出口端在所述換熱系統(tǒng)的冷端連接到所述廢氮管路的旁通管路，和/或從所述中壓塔的底部連接到所述冷凝蒸發(fā)器的富液管路。
文檔編號F25J3/04GK202328999SQ201120502210
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者劉瑞, 李建偉, 金慶豐 申請人:液化空氣(杭州)有限公司