专利名称：空分装置应急运行系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空分装置的应急运行系统，更具体地说，是在无膨胀机制冷的情况下空分装置应急运行系统。
背景技术：
在煤气化、煤液化生产中，需要用到空分装置提供的氧、氮产品。空分装置是利用氧与氮两种物质沸点的不同，通过膨胀和节流制冷将空气液化，液态的空气经过精馏分离成氧气和氮气产品。图1为现有技术的空分装置示意图，该装置中精馏塔1由上塔11、下塔12和塔间的冷凝蒸发器13组成，其中下塔12的压力高于上塔11。来自空压机经脱除水分、二氧化碳后的工艺空气进入第一和第二组换热器21、22冷却液化，送入下塔12的底部，由于液氮沸点比液氧沸点低，空气在下塔12经过精馏，在下塔12的顶部得到0. 45MPa纯氮气，底部得到富氧液态空气；一部分0. 45MPa纯氮气作为循环氮气经第一和第二组换热器21、22复热后进入循环氮压机3压缩。压缩后的氮气在第一冷却水换热器61中经冷却水降温后分为两路其中一路作为膨胀机5的循环制冷气源，经第二增压机42压缩、第一组换热器21冷却以及膨胀机5对外做功降温后，与自下塔12顶部引出的0. 45MPa纯氮气混合返回第一和第二组换热器21、 22，冷却工艺空气、高压氮气等气体，复热后的气体进入循环氮压机3，开始下一个制冷循环；另一路经第一增压机41增压为8. IMPa的高压氮气，高压氮气在第二冷却水换热器62 中经冷却水降温后，其总量的20%作为高压氮气产品外供，80%经第一和第二组换热器冷却、然后通过节流阀7节流至0. 45MPa、温度降低后，进入下塔12的顶部参与下塔12的精溜。下塔12顶部的另一部分纯氮气通过冷凝蒸发器13与上塔11底部的液氧换热，使液氧蒸发，而自身冷凝后一部分作为下塔12的回流液，一部分经减压后进入上塔11顶部作为回流液参与精馏。下塔12底部的富氧液态空气经减压后进入上塔11中段，精馏后从上塔11底部引出氧产品，上塔11顶部引出氮产品，出精馏塔1的氧产品和氮产品的温度都很低，可通过换热器回收其冷量。然而由于氧、氮产品换热时复热不足以及空分装置中低温设备的保温效果不够理想等方面的原因，正常运行时，系统需要补充大量的冷量，才能维持空分装置的正常运行。 空分装置的冷量主要来自膨胀机对外做功产生的制冷量、高压氮气节流产生的节流效应制冷量和工艺空气，其中，膨胀机的制冷量约占空分制冷量总需求的70 85%，高压氮气节流产生的节流效应制冷量，约占总需求的25 30%。因此在生产时，一旦膨胀机出现故障停车，空分装置将很难维持正常生产，从而严重影响煤气化、煤液化等核心装置的安全稳定运行。发明内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种空分装置无膨胀机制冷的应急运行系统，以便在膨胀机出现故障停车时保证空分装置的安全运行，提供氧、氮产品。为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案一种空分装置应急运行系统，包括空分装置，还包括返液氧系统和/或返液氮系统，其中，所述返液氧系统连接到精馏塔的上塔底部，用于将后备液氧罐中的液氧补充到精馏塔；所述返液氮系统连接到精馏塔的上塔顶部，用于将后备液氮罐中的液氮补充到精馏塔。进一步，所述应急运行系统包括返液氧系统和返液氮系统。进一步，所述返液氧系统包括依次连接的后备液氧罐、后备液氧泵和返液氧线，其中返液氧线将返液氧泵连接到精馏塔的上塔底部。进一步，所述返液氮系统包括依次连接的后备液氮罐、后备液氮泵和返液氮线，其中返液氮线将返液氮泵连接到精馏塔的上塔顶部。由上述技术方案可见，本实用新型由于增加了返液氧和返液氮系统，通过向精馏塔上塔底部补充后备液氧、上塔顶部补充后备液氮，在膨胀机故障停车时维持了系统的冷量供应，保证空分装置的安全运行，以使正常的生产不会因此出现中断。
图1为现有技术的空分装置示意图；图2为本实用新型提供的空分装置无膨胀机制冷的应急运行系统示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不因此而受到任何限制。本实用新型提供的空分装置无膨胀机制冷的应急运行系统如图2所示，包括空分装置、返液氧系统和/或返液氮系统，其中空分装置与现有技术相同，具体来说包括精馏塔 1、第一和第二组换热器21和22、循环氮压机3、节流阀7、第一和第二增压机41和42、膨胀机5以及第一、第二和第三冷却水换热器61、62和63，其中，由于膨胀机5停止工作，因此来自循环氮压机3的氮气经第一冷却水冷却器61冷却后全部进入第一增压机41增压。所述返液氧系统包括依次连接的后备液氧罐81、后备液氧泵82和返液氧线83，其中返液氧线83连接返液氧泵82和精馏塔1的上塔11底部，所述后备液氧泵82通过返液氧线83将后备液氧罐81中的液氧补充到精馏塔1。由于精馏塔1的上塔11底部是高纯度的液氧富集区，因此，返液氧操作不会影响自精馏塔1排出的氧、氮产品质量。所述返液氮系统包括依次连接的后备液氮罐91、后备液氮泵92和返液氮线93，其中返液氮线93连接返液氮泵92和精馏塔1的上塔11顶部，所述后备液氮泵92通过返液氮线93将后备液氮罐91中的液氮补充到精馏塔1。由于精馏塔1的上塔11顶部同时是取自下塔12顶部的高纯度液氮的回流点，因此，返液氮操作不会影响自精馏塔1排出的氧、氮广品质量。当然，所述应急运行系统还可以同时包括返液氧系统和返液氮系统。当空分装置的膨胀机5因故障停车时，开启返液氧泵82或返液氮泵92，向精馏塔1内补充液氧或液氮， 以替代膨胀机5维持空分装置的冷量供应，从而保证装置的安全运行。在维持空分装置运行的过程中，降低空分装置的氧、氮产品产量至正常时的80% 左右，以减少因氧、氮产品气复热不足所造成的冷量损失。另外，提高高压氮气的节流效应制冷量，具体措施如下(1)加大第一增压机41的功率，在保证安全的前提下，将高压氮气压力由8. 05MPa 8. IMPa提高到8. 15 8. 2MPa，从而使高压氮气单位节流效应制冷量增加；( 增加精馏塔下塔12顶部引出的循环氮气量，这部分循环氮气经第一增压机41压缩后变为高压氮气，除一部分作为高压氮气产品外供外，其余全部经过节流阀7返回精馏塔下塔12底部，高压氮气的节流量提高35%左右，从而极大地提高了节流效应总制冷量。此外，还可以适当的将冷却水冷却器中冷却水的温度由25 27°C降至22 25°C，使得高压氮气温度由32°C左右降低到25 ^°C，改善第一和第二组换热器21、22的工作状况，增加对空分装置的冷量供应。通过对空分装置进行以上调整，逐步切断返液氧或返液氮的供应，并可以有效地保证空分装置的运行，同时生产少量的氧、氮产品。
权利要求1.一种空分装置应急运行系统，包括空分装置，其特征在于，还包括返液氧系统和/或返液氮系统，其中，所述返液氧系统连接到精馏塔的上塔底部，用于将后备液氧罐中的液氧补充到精馏塔；所述返液氮系统连接到精馏塔的上塔顶部，用于将后备液氮罐中的液氮补充到精馏塔。
2.如权利要求1所述的应急运行系统，其特征在于，所述应急运行系统包括返液氧系统和返液氮系统。
3.如权利要求2所述的应急运行系统，其特征在于，所述返液氧系统包括依次连接的后备液氧罐、后备液氧泵和返液氧线，其中返液氧线将返液氧泵连接到精馏塔的上塔底部。
4.如权利要求3所述的应急运行系统，其特征在于，所述返液氮系统包括依次连接的后备液氮罐、后备液氮泵和返液氮线，其中返液氮线将返液氮泵连接到精馏塔的上塔顶部。
专利摘要本实用新型提供了一种空分装置应急运行系统，包括空分装置、返液氧系统和/或返液氮系统，其中，所述返液氧系统连接到精馏塔的上塔底部，用于将后备液氧罐中的液氧补充到精馏塔；所述返液氮系统连接到精馏塔的上塔顶部，用于将后备液氮罐中的液氮补充到精馏塔。由于增加了返液氧和返液氮系统，通过向精馏塔上塔底部补充后备液氧或液氮，在膨胀机故障停车时维持了系统的冷量供应，保证空分装置的安全运行，以使正常的生产不会因此出现中断。
文档编号F25J3/04GK202328998SQ20112046972
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者孙丕春, 孙典文 申请人:中国神华煤制油化工有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司, 神华集团有限责任公司