空气分离装置的制作方法

本发明涉及空气分离技术领域，更具体而言，涉及一种空气分离装置。

背景技术：

空气分离设备(空分设备)系统大加温时，进入粗氩塔(如图1所示，包括粗氩i塔20’和粗氩ii塔30’)的加温气体量较少，因此粗氩塔温度回升很慢，往往出现上塔温度已合适时，粗氩塔温度迟迟不升上来，造成总体加温时间大大延长，浪费了大量能源。

空气中氩组分的含量较少，在上塔10’中氩馏分中的氩含量仅浓缩至8～12％，粗氩塔运行时进的氩馏分量很大，氧氩的沸点较接近，分离较困难，规整填料(理论塔板数)较多，因此全精馏制氩的粗氩塔的容积较大、高度很高，全精馏制氩粗氩塔采用规整填料和塔内件蓄冷量非常大。

如图1和图2所示，粗氩塔正常工作时氩馏分进粗氩塔是靠粗氩冷凝器40’中液空(冷源)不断蒸发将氩不断冷凝后使其体积缩小，从而不断进入粗氩塔。在空分装置系统大加温时，由于粗氩塔冷凝器40’是不工作的，粗氩塔的加温只有对外直排，是没有从返流管排出的。由于氩馏分从上塔10’进入的管道a及液体从粗氩塔回上塔10’的回流管道b都连通在上塔10’上，两者压差很小，加温时这两路中均是加温空气进入粗氩塔，进入粗氩塔的气量很小，只有少量加温气通过c处粗氩排放管道和d处粗氩塔吹出阀对外放气，对外直接排放的气体量小。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提供一种空气分离装置。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种空气分离装置，该空气分离装置包括通过管路依次连接的上塔、粗氩i塔、粗氩ii塔，粗氩ii塔的上部连接有粗氩冷凝器，所述上塔、所述粗氩ii塔和所述粗氩冷凝器中的至少一个上设有加温气体排放管，以排放用于加温所述空气分离装置加温的加温气体。

本发明上述实施例提供的空气分离装置，空气分离装置加温过程中，加温气体依次流经上塔、粗氩i塔和粗氩ii塔，以对空气分离装置进行加温。通过在上塔、粗氩ii塔和粗氩冷凝器中的至少一个上设置加温气体排放管，使得用于空气分离装置加温的加温气体除可以通过粗氩排放管道和粗氩塔吹出阀排放外，可以通过加温气体排放管直接排出，缩短了加温气体排出的路径，避免了现有技术中加温气体经空气分离装置的氮气排放管、氧气排放管和污氮气排放管排出时，与新进入空气分离装置的加温气体换热导致的新的加温气体温度的降低，从而提高了粗氩塔的加温速度，降低了空气分离装置的加温能耗，解决了现有技术中粗氩排放管道和粗氩塔吹出阀的管道直径过小而导致的加温气体排放量过小、粗氩塔加温速度慢的问题。

另外，本发明上述实施例提供的空气分离装置还具有如下附加技术特征：

优选地，加温气体为空气。

当加温气体排放管设置在上塔时，优选地，加温气体排放管连接在上塔的上部。

上述技术方案中，优选地，所述粗氩冷凝器包括第一封头，所述第一封头上连接有不凝气排放管，所述加温气体排放管连接在所述不凝气排放管上。

上述实施例中，加温气体排放管上设有控制其通断的阀门，当空气分离装置加温时，阀门打开，加温气体经加温气体排放管直接排出，缩短了粗氩塔的升温时长；当空气分离装置正常工作时，加温气体排放管上的阀门关闭。

上述技术方案中，优选地，所述不凝气排放管的直径为同产能的所述粗氩冷凝器的所述不凝气排放管的直径的至少两倍。

上述实施例中，不凝气排放管的直径为根据国家或行业标准并结合产能要求设计出的标准尺寸的至少两倍；为保证加温气体排放管的直径，从而保证单位时间内加温气体排放管的排放量，将不凝气排放管的直径增加为同产能的粗氩冷凝器的不凝气排放管的直径的至少两倍。当然，在将不凝气排放管连接在第一封头上时，为保证不凝气排放管的尺寸与第一封头的尺寸相对应，可适当增加第一封头的尺寸。

也可以将加温气体排放管直接连接在第一封头上，与不凝气排放管并联连接在第一封头上，此时加温气体排放管的直径应为同产能的粗氩冷凝器的不凝气排放管的直径的至少两倍，不凝气排放管的直径与同产能的粗氩冷凝器的不凝气排放管的直径相等。

上述技术方案中，优选地，所述粗氩冷凝器包括第二封头，所述第二封头上连接有粗氩排放管，所述加温气体排放管连接在所述粗氩排放管上。

加温气体排放管也可以连接在粗氩排放管上，加温气体依次流经上塔、粗氩i塔和粗氩ii塔后，通过加温气体排放管直接排出。

当然，加温气体排放管上设有控制其通断的阀门，当空气分离装置加温时，阀门打开，当空气分离装置正常工作时，阀门关闭。

上述实施例中，优选地，所述粗氩排放管的直径为同产能的所述粗氩冷凝器的所述粗氩排放管的直径的至少两倍。

粗氩排放管的直径为根据国家或行业标准并结合产能要求设计出的标准尺寸的至少两倍；由于粗氩排放管的直径与加温气体排放管的直径相等，将粗氩排放管直径设置为同产能的粗氩冷凝器的粗氩排放管的直径的至少两倍，保证了加温气体排放管的通流面积，增加了对外排放的加温气体的量。

当然，加温气体排放管也可以直接连接在第二封头上，与粗氩排放管并接，此时，加温气体排放管的直径为同产能的粗氩冷凝器的粗氩排放管的直径的至少两倍，而粗氩排放管的直径与同产能的粗氩冷凝器的粗氩排放管的直径相同。

上述技术方案中，优选地，所述粗氩冷凝器包括第三封头，所述第三封头上连接有升气管，其中，所述升气管的两端分别与所述第三封头和所述粗氩ii塔相连接，所述加温气体排放管连接在所述升气管上。

上述实施例中，粗氩ii塔中的粗氩经升气管进入粗氩冷凝器，将加温气体排放管设置在升气管上，加温气体依次流经上塔、粗氩i塔和粗氩ii塔后，经加温气体排放管流出。当然，加温气体排放管上设有控制其通断的阀门，当空气分离装置加温时，阀门打开，当空气分离装置正常工作时，阀门关闭。

由于通常情况下，升气管直径较大，将加温气体排放管连接在升气管上，无需加大升气管的直径，对升气管的改造简单。当然，在实际应用中可合理的设置升气管的直径，从而保证加温气体排放管的直径。

加温气体排放管与不凝气排放管或粗氩排放管或升气管使用三通连接，也额可以使用过渡插管连接。

粗氩冷凝器包括罐体及安装在罐体内的换热器，第一封头、第二封头、第三封头连接在换热器上。

上述技术方案中，优选地，所述上塔的上部设有第一安全阀，所述加温气体排放管连接在所述第一安全阀的管线上。

上述实施例中，由于第一安全阀的管线直径较大，将加温气体排放管连接在上塔上部的第一安全阀的管线上，实现加温气体的直接排放，提升粗氩塔的加温速度，且无需对第一安全阀的管线的直径进行调整。同样的，加温气体排放管上设有控制其通断的阀门。

上述技术方案中，优选地，所述上塔的上部设有氮气排出管，所述氮气排出管上连接有第二安全阀，所述加温气体排放管连接在所述第二安全阀的管线上。

上述实施例中，第二安全阀的入口连接在氮气排出管(出上塔的氮气管)上，第二安全阀的管线出冷箱后，在第二安全阀的管线位于冷箱外侧的部分上连接加温气体排放管。同样的，加温气体排放管上设有控制其通断的阀门。

上述技术方案中，优选地，所述粗氩ii塔上设有第三安全阀，所述加温气体排放管连接在所述第三安全阀的管线上。

第三安全阀连接在粗氩ii塔上，第三安全阀的管线出冷箱后，将加温气体排放管通过三通或过渡插头连接在第三安全阀的管线上位于冷箱外侧的部分上。

优选地，第三安全阀连接在粗氩ii塔的上部。

第一安全阀的管线、第二安全阀的管线或第三安全阀的管线与加温气体排放管通过三通连接，也可以通过过渡插头连接。

当然，可以在同时在上塔、粗氩ii塔、粗氩冷凝器上设置加温气体排放管，或者在粗氩冷凝器的第一封头或第二封头上同时设置加温气体排放管。

上述技术方案中，优选地，所述空气分离装置还包括冷箱，所述上塔、所述粗氩i塔和所述粗氩ii塔均位于所述冷箱内，所述加温气体排放管位于所述冷箱的外侧。

当然，第一安全阀、第二安全阀和第三安全阀也位于冷箱的外侧。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是相关技术中空气分离装置局部的结构示意图；

图2是相关技术中空气分离装置局部的结构示意图；

图3是本发明的实施例一所述的空气分离装置局部的结构示意图；

图4是本发明的实施例二所述的空气分离装置局部的结构示意图；

图5是本发明的实施例三所述的空气分离装置局部的结构示意图；

图6是本发明的实施例五所述的空气分离装置局部的结构示意图；

图7是本发明的实施例六所述的空气分离装置局部的结构示意图。

其中，图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10’上塔，20’粗氩i塔，30’粗氩ii塔。

图3至图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1上塔，11氮气排出管，12第二安全阀，13第二安全阀的管线，2粗氩i塔，3粗氩ii塔，31第三安全阀，32第三安全阀的管线，4粗氩冷凝器，41第一封头，42不凝气排放管，43第二封头，44粗氩排放管，45第三封头，46升气管，5加温气体排放管。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照附图描述根据本发明一些实施例的空气分离装置。

如图3至图7所示，根据本发明一些实施例提供的一种空气分离装置，该空气分离装置包括通过管路依次连接的上塔1、粗氩i塔2、粗氩ii塔3，粗氩ii塔3的上部连接有粗氩冷凝器4，上塔1、粗氩ii塔3和粗氩冷凝器4中的至少一个上设有加温气体排放管5，以排放用于加温空气分离装置的加温气体。

本发明上述实施例提供的空气分离装置，空气分离装置加温过程中，加温气体依次流经上塔1、粗氩i塔2和粗氩ii塔3，以对空气分离装置进行加温。通过在上塔1、粗氩ii塔3和粗氩冷凝器4中的至少一个上设置加温气体排放管5，使得用于空气分离装置加温的加温气体除可以通过粗氩排放管道和粗氩塔吹出阀排放外，还通过加温气体排放管5直接排出，缩短了加温气体排出的路径，避免了现有技术中加温气体经空气分离装置的氮气排放管、氧气排放管和污氮气排放管排出时，与新进入空气分离装置的加温气体换热导致的新的加温气体温度的降低，从而提高了粗氩塔的加温速度，降低了空气分离装置的加温能耗，解决了现有技术中粗氩排放管道和粗氩塔吹出阀的管道直径过小而导致的加温气体排放量过小、粗氩塔加温速度慢的问题。

优选地，加温气体为空气。

实施例一：

如图3所示，粗氩冷凝器4包括第一封头41，第一封头41上连接有不凝气排放管42，加温气体排放管5连接在不凝气排放管42上。

上述实施例中，加温气体排放管5上设有控制其通断的阀门，当空气分离装置加温时，阀门打开，加温气体经加温气体排放管5直接排出，缩短了粗氩塔的升温时长；当空气分离装置正常工作时，加温气体排放管5上的阀门关闭。

加温气体排放管5可以通过三通或过渡插头连接在不凝气排放管42上。

图3中，加温气体经h口排出，不凝气经g口排出。

优选地，粗氩i塔2、不凝气排放管42的直径为同产能的粗氩冷凝器4的不凝气排放管42的直径的至少两倍。

上述实施例中，不凝气排放管42的直径为根据国家或行业标准并结合产能要求设计出的标准尺寸的至少两倍；为保证加温气体排放管5的直径，从而保证单位时间内加温气体排放管5的排放量，将不凝气排放管42的直径增加为同产能的粗氩冷凝器4的不凝气排放管42的直径的至少两倍。当然，在将不凝气排放管42连接在第一封头41上时，为保证不凝气排放管42的尺寸与第一封头41的尺寸相对应，可适当增加第一封头41的尺寸。

也可以将加温气体排放管5直接连接在第一封头41上，与不凝气排放管42并联连接在第一封头41上，此时加温气体排放管5的直径应为同产能的粗氩冷凝器4的不凝气排放管42的直径的至少两倍，不凝气排放管42的直径与同产能的粗氩冷凝器4的不凝气排放管42的直径相等。

实施例二：

如图4所示，粗氩冷凝器4包括第二封头43，第二封头43上连接有粗氩排放管44，加温气体排放管5连接在粗氩排放管44上。

加温气体排放管5也可以连接在粗氩排放管44上，加温气体依次流经上塔1、粗氩i塔2和粗氩ii塔3后，通过加温气体排放管5直接排出。

当然，加温气体排放管5上设有控制其通断的阀门，当空气分离装置加温时，阀门打开，当空气分离装置正常工作时，阀门关闭。

粗氩排放管44的直径为同产能的粗氩冷凝器4的粗氩排放管44的直径的至少两倍。

粗氩排放管44的直径为根据国家或行业标准并结合产能要求设计出的标准尺寸的至少两倍；由于粗氩排放管44的直径与加温气体排放管5的直径相等，将粗氩排放管44直径设置为同产能的粗氩冷凝器4的粗氩排放管44的直径的至少两倍，保证了加温气体排放管5的通流面积，增加了对外排放的加温气体的量。

粗氩排放管44与加温气体排放管5通过三通或过渡插头连接。

如图4所示，粗氩经e口排出，加温气体经f口排出。

当然，加温气体排放管5也可以直接连接在第二封头43上，与粗氩排放管44并接，此时，加温气体排放管5的直径为同产能的粗氩冷凝器4的粗氩排放管44的直径的至少两倍，而粗氩排放管44的直径与同产能的粗氩冷凝器4的粗氩排放管44的直径相同。

实施例三：

如图5所示，粗氩冷凝器4包括第三封头45，第三封头45上连接有升气管46，其中，升气管46的两端分别与第三封头45和粗氩ii塔3相连接，加温气体排放管5连接在升气管46上。

上述实施例中，粗氩ii塔3中的粗氩经升气管46进入粗氩冷凝器4，将加温气体排放管5设置在升气管46上，加温气体依次流经上塔1、粗氩i塔2和粗氩ii塔3后，经加温气体排放管5流出。当然，加温气体排放管5上设有控制其通断的阀门，当空气分离装置加温时，阀门打开，当空气分离装置正常工作时，阀门关闭。

由于通常情况下，升气管46直径较大，将加温气体排放管5连接在升气管46上，无需加大升气管46的直径，对升气管46的改造简单。当然，在实际应用中可合理的设置升气管46的直径，从而保证加温气体排放管5的直径。

加温气体排放管5与升气管46使用三通连接，也可以使用过渡插管连接。

粗氩冷凝器4包括罐体及安装在罐体内的换热器，第一封头41、第二封头43、第三封头43连接在换热器上。

实施例四：

上塔1的上部设有第一安全阀，加温气体排放管5连接在第一安全阀的管线上。

上述实施例中，由于第一安全阀的管线直径较大，将加温气体排放管5连接在上塔1上部的第一安全阀的管线上，实现加温气体的直接排放，提升粗氩塔的加温速度，且无需对第一安全阀的管线的直径进行调整。同样的，加温气体排放管5上设有控制其通断的阀门。

实施例五：

如图6所示，上塔1的上部设有氮气排出管11，氮气排出管11上连接有第二安全阀12，加温气体排放管5连接第二安全阀的管线13上。

上述实施例中，第二安全阀12的入口连接在氮气排出管11(出上塔1的氮气管)上，第二安全阀的管线13出冷箱后，在第二安全阀的管线13位于冷箱外侧的部分上连接加温气体排放管5。同样的，加温气体排放管5上设有控制其通断的阀门。

实施例六：

如图7所示，粗氩ii塔3上设有第三安全阀31，加温气体排放管5连接在第三安全阀的管线32上。

第三安全阀31连接在粗氩ii塔3上，第三安全阀的管线32出冷箱后，将加温气体排放管5通过三通或过渡插头连接在第三安全阀的管线32上位于冷箱外侧的部分上。

优选地，第三安全阀31连接在粗氩ii塔3的上部。

当然，可以在同时在上塔1、粗氩ii塔3、粗氩冷凝器4上设置加温气体排放管5，或者在粗氩冷凝器4的第一封头41或第二封头43上同时设置加温气体排放管5。

优选地，空气分离装置还包括冷箱，上塔1、粗氩i塔2和粗氩ii塔3均位于冷箱内，加温气体排放管5位于冷箱的外侧。

当然，第一安全阀、第二安全阀12和第三安全阀31也位于冷箱的外侧。

综上所述，本发明实施例提供的空气分离装置，通过上塔1顶部、粗氩ii塔3、粗氩冷凝器4中的至少一个上设置用于排放加温气体的加温气体排放管5，增加了加温气体的排出路径，提高了粗氩塔的加温速度，降低了粗氩塔的加温能耗。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。