氧后備方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于空氣分離設(shè)備中的氧供應(yīng)的后備方法及系統(tǒng)，其中由空氣分離設(shè)備的低壓塔的富氧液體塔底沉積物構(gòu)成的液體氧流栗送且然后加熱來(lái)供應(yīng)氧。更具體而言，本發(fā)明涉及此類方法和系統(tǒng)，其中在空氣分離設(shè)備的正常操作期間，富氧液體流從連接到低壓塔上的緩沖罐栗送，且然后栗送至空氣分離設(shè)備的換熱器，而備選地，在空氣分離設(shè)備停止操作的臨時(shí)操作期間，富氧液體流被栗送至輔助汽化器。更具體地，本發(fā)明涉及這樣的方法和系統(tǒng)，其中在臨時(shí)操作期間，緩沖罐由先前在正常操作期間儲(chǔ)存在備用儲(chǔ)存罐中的液體氧再填充。
【背景技術(shù)】
[0002]氧經(jīng)由空氣分離設(shè)備內(nèi)的空氣的低溫分離來(lái)供應(yīng)。如本領(lǐng)域公知那樣，空氣在此類設(shè)備中通過(guò)如下來(lái)分離:將空氣壓縮、純化且冷卻至適于其蒸餾的溫度且然后在蒸餾塔系統(tǒng)中分離空氣。蒸餾塔系統(tǒng)通常使用熱聯(lián)結(jié)的高壓塔和低壓塔。在高壓塔內(nèi)，空氣分離成富氮蒸氣塔頂餾出物和富氧液體塔底沉積物，其稱為釜液或粗液體氧。塔底沉積物在低壓塔中進(jìn)一步提純來(lái)產(chǎn)生富氧液體作為塔底沉積物。塔之間的聯(lián)結(jié)可借助于位于低壓塔內(nèi)的冷凝器重沸器實(shí)現(xiàn)，以汽化富氧液體塔底沉積物的一部分，而使高壓塔的富氮蒸氣冷凝。冷凝的富氮蒸氣可用作兩個(gè)塔的回流，且所產(chǎn)生的加熱富氧液體充當(dāng)?shù)蛪核臐L沸物。
[0003]氧通過(guò)在用于冷卻至少一部分空氣的換熱器內(nèi)加熱由低壓塔中產(chǎn)生的富氧液體塔底沉積物構(gòu)成的富氧流來(lái)從空氣分離設(shè)備供應(yīng)。在期望氧處于高壓的情況下，富氧液體流可在加熱之前栗送，以在加熱之后產(chǎn)生高壓蒸氣或超臨界流體。在許多應(yīng)用中，空氣分離設(shè)備的運(yùn)營(yíng)者必須保證氧供應(yīng)。在某些應(yīng)用中，即使氧供應(yīng)的間歇性中斷也是不允許的。供應(yīng)故障可由空氣分離設(shè)備的正常操作的停止引起，停止可由關(guān)鍵構(gòu)件(例如，壓縮機(jī)或渦輪事故停機(jī))的故障引起。在此情況下，空氣分離設(shè)備變熱，且蒸餾塔內(nèi)的液體落到其底部區(qū)域。當(dāng)設(shè)備能夠重啟時(shí)，氧純度可能不夠高而不能在特別協(xié)定的應(yīng)用中使用。如此，即使在設(shè)備重啟之后，在設(shè)備可回到管線中來(lái)再次供應(yīng)氧之前還存在延遲。
[0004]為了確保氧在壓力下輸送，已知將設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的液體氧的一部分累積在遠(yuǎn)端儲(chǔ)存罐或其它儲(chǔ)存器內(nèi)。在臨時(shí)事件期間，當(dāng)設(shè)備操作中斷時(shí)，氧可從儲(chǔ)存罐栗送至輔助汽化器，以便在臨時(shí)期間供應(yīng)氧。通常，一組栗設(shè)在空氣分離設(shè)備的冷箱中，以用于在正常操作期間栗送富氧液體，且還提供了與儲(chǔ)存罐相關(guān)聯(lián)的另一組栗，以用于在臨時(shí)期間栗送富氧液體。這意味較大的資金花費(fèi)，因?yàn)楸仨氋?gòu)買、操作和維護(hù)兩組栗和相關(guān)聯(lián)的閥和儀器，且這些栗必須為專用于高壓氧服務(wù)。
[0005]美國(guó)專利申請(qǐng)第2008/0184736號(hào)中示出了另一種裝置。在此情況中，液體從低壓塔釜流至外部?jī)?chǔ)存罐，其從外部?jī)?chǔ)存罐栗送且發(fā)送至設(shè)備的換熱器。此類設(shè)備設(shè)計(jì)的問(wèn)題在于，液體從設(shè)備不斷輸出至儲(chǔ)存罐，且連同此輸出，熱泄漏到用于容納蒸餾塔和熱端的冷箱中引起否則將保持設(shè)備平衡的制冷從設(shè)備換熱器損失。這由以下事實(shí)而加重:大液體儲(chǔ)存器還容納了用于在臨時(shí)期間延長(zhǎng)后備的液體，且由于其尺寸而可能定位成離塔冷箱一定距離。因此，此類設(shè)施中存在損失，其通過(guò)在設(shè)備的總體功率消耗增加下供應(yīng)增大的制冷來(lái)補(bǔ)償。
[0006]如將論述那樣，本發(fā)明提供了一種與空氣分離設(shè)備結(jié)合使用的方法和氧供應(yīng)系統(tǒng)，其中除其它優(yōu)點(diǎn)外，可實(shí)現(xiàn)的是不使用設(shè)備臨時(shí)事件期間僅與供應(yīng)氧相關(guān)聯(lián)的額外的栗，且其本身以更大能效的方式操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種空氣分離設(shè)備內(nèi)的后備的供應(yīng)氧的方法，其中通過(guò)栗送富氧液體構(gòu)成的液體氧流來(lái)產(chǎn)生栗送的液體氧流。富氧液體由空氣分離設(shè)備的低壓塔的下降液體與高壓塔的富氮蒸氣塔頂餾出物之間的間接熱交換產(chǎn)生。栗送的液體氧流被加熱來(lái)產(chǎn)生氧供應(yīng)。
[0008]在空氣分離設(shè)備的正常操作期間，富氧液體流至少間斷標(biāo)準(zhǔn)地給送至緩沖罐和備用儲(chǔ)存罐，備用儲(chǔ)存罐容積大于緩沖罐，且位于比緩沖罐離低壓塔更遠(yuǎn)，以便富氧液體累積在緩沖罐中，且富氧液體儲(chǔ)存在備用儲(chǔ)存罐內(nèi)作為后備供應(yīng)。栗送的液體氧流在換熱器內(nèi)加熱，換熱器用于將空氣的至少一部分冷卻至適用于其在空氣分離設(shè)備內(nèi)的低溫精餾的溫度。因此，此類汽化在正常操作期間產(chǎn)生了氧供應(yīng)。
[0009]在空氣分離設(shè)備的臨時(shí)操作期間，其中空氣分離設(shè)備停止操作，緩沖罐被隔離，使得緩沖罐不接收富氧液體。此時(shí)間期間的液體氧流從緩沖罐栗送來(lái)產(chǎn)生栗送的液體氧流，且栗送的液體氧流現(xiàn)在在輔助汽化器內(nèi)加熱來(lái)在臨時(shí)操作期間產(chǎn)生氧供應(yīng)。緩沖罐由從備用儲(chǔ)存罐去除的后備富氧液體流來(lái)再填充。該后備流由備用儲(chǔ)存罐內(nèi)的后備供應(yīng)構(gòu)成。
[0010]由于富氧液體在空氣分離設(shè)備的正常操作和臨時(shí)操作的情況下從緩沖罐栗送至設(shè)備換熱器，故不需要單獨(dú)的能夠輸送臨時(shí)操作期間提供產(chǎn)物輸送來(lái)從備用儲(chǔ)存罐栗送液體氧所需的壓力的栗。因此，本發(fā)明的實(shí)施通過(guò)剔除與獲得、操作和維護(hù)與臨時(shí)操作中的備用儲(chǔ)存罐相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)的高壓栗的成本而導(dǎo)致了低成本。盡管如將論述那樣，實(shí)際上液體通過(guò)使用輸送栗來(lái)從備用儲(chǔ)存罐促動(dòng)，但此栗為低成本物件，其不能栗送富氧液體至一般在加壓氧產(chǎn)物的實(shí)際供應(yīng)中需要的輸送壓力。此外，本發(fā)明中存在固有的優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的能量節(jié)省。由于緩沖罐位于比備用儲(chǔ)存罐更接近空氣分離設(shè)備，且具有其較小容積，故本發(fā)明中的制冷損失少于現(xiàn)有技術(shù)，其中儲(chǔ)存后備的富氧液體不斷發(fā)送至和從位于離空氣分離設(shè)備一定距離的備用儲(chǔ)存罐供應(yīng)。此外，由于緩沖罐容積小于備用儲(chǔ)存罐，故其可位于收納設(shè)備的塔的冷箱中，或利用很短的絕熱管路延伸而至少緊挨地置于冷箱外，這也減輕了損失。此外，緩沖罐關(guān)于儲(chǔ)存罐的鄰近和緩沖罐的操作壓力意味著在緩沖罐的情況下，從熱泄漏和從引導(dǎo)回相應(yīng)的罐的氧栗的再循環(huán)生成的閃蒸蒸氣更容易捕集到且返回過(guò)程中。
[0011]作為優(yōu)選，在空氣分離設(shè)備的正常操作期間，緩沖罐不斷接收富氧液體流之一，且因此不斷將富氧液體累積在緩沖罐內(nèi)，且液體氧流從緩沖罐栗送來(lái)產(chǎn)生栗送的液體氧流。
[0012]緩沖罐可連接到低壓塔的底部區(qū)域上，以接收富氧液體流之一。在空氣分離設(shè)備的臨時(shí)操作期間，空氣分離設(shè)備重啟，且在空氣分離設(shè)備重啟期間，來(lái)自低壓塔的底部區(qū)域的不純液體氧流與液體氧流分開栗送，且隨后在換熱器中加熱，直到在不純的液體氧流達(dá)到生產(chǎn)純度，其與液體氧流的純度相等。在獲得生產(chǎn)純度之后，緩沖罐再連接到低壓塔上以接收富氧液體流之一，且不純液體氧流的分開栗送結(jié)束。在兩個(gè)平行流通路內(nèi)，液體氧流可由主栗栗送，且不純液體氧流由待用栗栗送。各個(gè)平行流通路在一端處，能夠有選擇地連接到低壓塔的底部區(qū)域上或備選地連接到緩沖罐上。而在另一端處，能夠有選擇地連接到換熱器上或備選地連接到輔助汽化器上，使得待用栗也能夠代替主栗來(lái)栗送液體氧，且主栗也能夠代替待用栗來(lái)栗送不純液體氧流。待用栗可在空氣分離設(shè)備的正常操作期間通過(guò)使富氧液體的一部分沿再循環(huán)通路再循環(huán)來(lái)持續(xù)操作，以便將栗保持在冷準(zhǔn)備狀態(tài)，且使主栗故障的情況中的產(chǎn)物供應(yīng)的中斷最小化。
[0013]在本發(fā)明的任何實(shí)施例中，備用儲(chǔ)存罐可連接到緩沖儲(chǔ)存罐上，以在空氣分離設(shè)備的正常操作期間從緩沖罐接收另一富氧液體流。
[0014]本發(fā)明還提供了一種用于空氣分離設(shè)備內(nèi)的后備供應(yīng)氧的后備系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的該方面，緩沖罐和備用儲(chǔ)存罐提供成接收由空氣分離設(shè)備的低壓塔的下降液體與高壓塔的富氮蒸氣塔頂餾出物之間的間接熱交換產(chǎn)生的富氧液體流。備用儲(chǔ)存罐具有大于緩沖罐的容積，且位于比緩沖罐離低壓塔更遠(yuǎn)。此外，提供了輔助汽化器、流網(wǎng)絡(luò)和控制閥系統(tǒng)。
[0015]流網(wǎng)絡(luò)具有主流通路、輔助流通路和后備流通路。主流通路連接到換熱器上且包含主栗，換熱器用于將空氣的至少一部分冷卻到適用于其低溫精餾的溫度，主栗用于栗送液體氧流來(lái)產(chǎn)生栗送的液體氧流，且將栗送的液體氧流引入換熱器中來(lái)加熱栗送的液體氧流。輔助流通路在換熱器與主栗之間的主流通路和輔助汽化器之間延伸，以備選地加熱栗送的