加压产品流输送的制作方法_2

文档序号:9793780阅读:来源:国知局
所述栗的出口和所述栗的入口之间连通的再循环路径。而且,该再循环路径可以是直接的或者间接的。再循环路径设置有再循环控制阀,所述再循环控制阀在打开时允许所述液体流的一部分从所述栗的所述出口向所述栗的所述入口再循环。所述再循环控制阀的操作由压差指示器控制器和马达功率指示控制器控制。压差指示器控制器连接到远程致动的再循环阀并且响应于所述栗的所述出口和所述入口之间的压差以及所述压差的压差设定点。所述控制器配置成在所述压差高于所述压差设定点时产生会打开远程致动的再循环阀的压差控制信号。所述压差设定点选择为使得所述再循环控制阀打开以允许所述栗以所述设计压力并且同时以所述最小速度并且以所述减产操作等级的较低产品流速栗送所述液体流。马达功率指示控制器附连至所述变频驱动器并且响应于在所述栗处于最小速度的同时所述马达拖曳(drawn)的功率以及所述栗拖曳的功率的功率设定点。该控制器配置成当所述马达拖曳的功率低于所述功率设定点时产生会打开所述再循环控制阀的功率控制信号。高位选择控制器位于远程致动再循环阀与所述压差指示器控制器和所述马达功率指示控制器之间并且配置成选择所述压差控制信号和所述功率控制信号中较高的值以便控制远程致动再循环阀。
[0011]在所述设计压力是超临界压力的情况下,所述压力测量装置可以位于所述热交换器下游的所述流动网络内。可替代地,在所述设计压力低于超临界压力的情况下,所述压力测量装置可以位于在所述栗和所述热交换器之间的所述流动网络内。优选地,所述压力测量装置和速度信号产生装置包括压力传感器和压力控制器,所述压力传感器配置成产生与所述压力有关的压力信号,压力控制器响应于所述压力信号且配置为产生所述速度信号。所述压力控制器具有比所述流量控制器更慢的响应时间,所述变速驱动器响应于所述速度信号使得所述马达的速度以及因此所述栗的速度会响应于所述速度信号而改变,以将所述压力保持在所述设计等级。
[0012]在本发明的任意方面(方法和系统)中,富含于产品流中的所述组分可以是氧。
【附图说明】
[0013]虽然本申请通过明确指出了申请人认为是他们的发明的主题的权利要求书作出结论,但是可以相信的是,在联系附图进行理解时,本发明将会得到更好的理解,图中:
图1是用于执行根据本发明的方法的系统的示意图,其中从空气分离设备输送加压液体产品;以及
图2是在不同操作速度下的系统曲线和栗曲线的图形表示的示例。
【具体实施方式】
[0014]参照图1,示出了空气分离设备I的相关部件。空气分离设备I被设计为利用流动网络2产生加压产品流10,其中流动网络2包括有控制加压产品流10的流速的控制系统,并且以恒定的输送压力将产品流作为产品流11输送至管道或一个或更多个使用者。需要注意的是,虽然在下文中参考富氧的流来论述加压产品流10,但本发明还可以等同地应用于富氮的加压产品流。
[0015]空气分离设备I包括蒸馏塔系统3,出于示例性目的将所述蒸馏塔系统3设计为根据公知的林德循环(Linde cycle)操作。虽然没有示出,但空气分离设备I将具有诸如用以压缩空气的主空气压缩机之类的压缩设备、用以从空气净化较高沸点污染物的预净化器、以及通常包括板翅设计的硬焊(braised)铝热交换器的平行网络的热交换系统。这样的热交换系统使被压缩且被净化的空气流冷却以产生原料流12,所述原料流12被供送到蒸馏塔系统3内。此外,虽然未示出,通常会通过以下给设备进行制冷:在增压压缩机内对由被压缩且被净化的空气组成的空气流的压力进行增大以及然后使已增压的流在透平膨胀机中膨胀,其工作指标为产生要被供送到蒸馏塔系统3内的排出流。同样也没有示出将围封以低温温度操作的空气分离设备I的元件(例如蒸馏塔系统3)的低温箱。
[0016]在所示出的空气分离设备I中,原料流12被引入高压塔14内,高压塔14借助于冷凝器再沸器18而与低压塔16以可操作的方式相关联,出于示例性目的,冷凝器再沸器18被示出为热虹吸式热交换器。高压蒸馈塔14和低压蒸馈塔16含有传质接触元件(mass transfercontacting elements)例如结构化的填料(packing)或者托盘(tray)或者结构化的填料以及托盘二者,所述传质接触元件使上升的蒸汽相(所述上升的蒸汽相变得不断地富含空气的较轻组分,例如氮)接触下降的液相(所述下降的液相变得不断地富含空气的较重组分,例如氧)。在高压塔14内产生富氮蒸汽塔顶产物和也称为釜液的粗制液态富氧塔底产物底部。富氮蒸汽的流20被从高压塔14中移除并且被在冷凝器再沸器18中冷凝以产生两个液态氮回流22和24,两个液态氮回流22和24分别回流到高压塔14和低压塔16。液态氮回流24在过冷单元26中过冷并且随后借助于阀28而压力降低到低压塔16的较低压力。需要理解的是,液态氮回流的一部分可以被取出作为液体产品,另外还可以被栗送用于产生加压产品流10。蒸馏塔的回流促使下降的液相的形成。由粗制液态氧组成的粗制液态氧流30在过冷单元26中被过冷,并且通过阀32将压力下降,随后被引入低压塔16中以用于进一步精炼。在低压塔16中进行的蒸馏产生富氧液态塔底产物,其被冷凝器再沸器18部分地蒸发以开始上升蒸汽相的形成从而产生富含氧的残余富氧液体34。由低压塔16的塔顶产物组成的低压氮流36可以由过冷单元26局部地加温,随后通过与进入的被压缩且被净化的空气进行间接热交换而被充分加温至周围环境。
[0017]由富氧液体34组成的液体流38被位于流动回路2内的栗40栗送以产生加压液体流42 ο加压液体流42随后在流动回路2的热交换器44中被加热以产生加压产品流10。如将讨论的,加压产品流1的流量借助于流量控制阀46和排放控制阀60而被控制在流动回路2中。加压产品流10的压力通过对栗40的控制而进行控制,栗40能以可变的速度操作。根据加压产品流10的所需压力,热交换器44可以呈硬焊铝板翅构造或者可替代地呈用于高压应用的螺旋形绕行的热交换器。
[0018]用于控制流动网络2的控制系统具有三个主要目标,S卩,控制加压产品流10的流量、控制加压产品流10的压力以及防止对流动网络的损坏尤其是防止对流动网络的热交换器44和栗40的损坏。首先介绍流量控制,流量控制阀46和排放控制阀60是马达操作的阀或者是气动阀,因此能够被远程致动。流量控制阀46和排放控制阀60经由电连接线50和58连接至流量控制器52( “FIC”)。流量控制器52响应于与加压产品流10的流量有关的信号,该信号由位于流量控制阀46上游的流量计54感测。流量控制器52设计为将加压产品流的流速保持处于流速设定点56,流速设定点56是至流量控制器52的输入。流速设定点56可以借助于空气分离设备I的软件控制设备操作而在至少两个等级(即,设计操作等级和减产操作等级)之间进行调节。在减产操作等级期间,加压产品流10的流速低于设计操作等级的流速,空气分离设备以比在设计操作等级期间的流速更低的流速产生液体流38并因而产生加压产品流10。然而,在这两种情况下,流速设定点56具有这样的值,所述值设定为保持加压产品流10的产品纯度。通常,它设定为进入空气分离设备I的空气流速的比率。在示出的实施方式中的流速还会受需求影响。这样,随着需求降低,加压产品流的产量会与设定点56的大小一起减小。
[0019]除了上述之外,需求的瞬时下降也会影响加压产品流10的流量。例如,通过被引入管道或或直接从设备进入消费者设施,在加压产品流10直接或间接连接至一个或多个使用者的情况下,当对加压产品流11的需求降低时,加压产品流11的流速也会降低。如果流速设定点56没有更新,当需求降低时,流量控制阀46会由于需求降低而产生的背压而越来越必须打开以尝试将流量保持在流速设定点56。然而,当阀敞开时可以到达一个点,并且流速设定点56不会单独通过操纵流量控制阀46而实现。为了对此进行补救,流量控制器52被编程设计为产生电控制信号,所述电控制信号会通过电连接线58被传送至排放控制阀60以打开排放控制阀60 ο排放控制阀60位于流量控制阀46上游,并且当排放控制阀60打开时会产生包含加压产品流10的一部分的排放流62并从而将加压产品流10的流速保持处于所需的流速设定点56。实践中需要理解的是,产品的排放应该最小化,供给至消费者的管道的压力和/或流量会被监控并用于调节供给至设备的空气,因而流速设定点56设定为使得排放的需求最小化。然而,用于这些变化的时间范围(time frame)通常比图1所示的控制回路的时间范围更长。
[0020]如本领域普通技术人员所理解的那样,流量控制器52优选为可容易获得的数字装置,所述数字装置能够利用比例-积分-微分控制或“PID”,其被设计用以产生输出控制信号,用以调节阀并从而保持流量控制设定点56,所述输出控制信号可以是模拟信号或数字信号。本领域还已知,能够使用模拟流量控制器。流量计54可以类似地是与所使用的具体流量控制器一致的任意数量的容易获得的装置。
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