液氮取出装置及空分设备的制作方法

本实用新型属于低温精馏空气分离技术领域，具体涉及一种液氮取出装置及空分设备。

背景技术：

空分设备一般能生产一定的液氧和液氮产品，进入液体贮存系统以备需要时使用。空分设备中空气经下塔初步精馏后，在下塔底部获得液空，在下塔顶部获得纯氮。下塔、冷凝蒸发器抽取的液空、纯液氮，进入过冷器过冷后一部分送入上塔相应部位，一部分液氮直接进入液氮贮槽。液氮产品的取出位置一般有两种：一是从过冷器后的管道上直接取出；二是在从液氮过冷器后的管道上取出后经液氮量桶输送至液体贮存系统。

直接从过冷器后的管道取出时，经送出阀节流后会有一定的气化率，这部分低温氮气将随液氮一同进入液氮贮槽，最后通过液氮贮槽顶部的气体泄放装置排入大气，造成产品浪费的同时，低温气体直接排入大气还将携带走少许冷量，是一种能源上的浪费。采用液氮量筒取出时结构较为复杂，从过冷器后的管道取出后经节流阀后产生部分氮气形成气液夹带，这部分气液夹带的产品经液氮量筒在顶部获得氮气，底部获得液氮，氮气则汇入上塔顶部抽出的氮气产品管道中回收并经主换热器回收冷量，液氮则直接送往液氮贮槽。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种结构设计合理，能够有效的提高能量的回收利用的液氮取出装置及空分设备。

为达到上述目的，所采取的技术方案是：

一种液氮取出装置，包括液氮进口接管、液氮出口接管、以及呈环形的液氮槽盘，所述液氮进口接管和液氮出口接管相对布设在空分设备的上塔筒体侧壁上，且所述液氮进口接管的位置高于所述液氮出口接管的位置；所述液氮槽盘设置在所述液氮出口接管下部的上塔筒体内壁上，其中，液氮通过所述液氮进口接管流入液氮槽盘中，经过液氮槽盘并由液氮出口接管流出。

进一步的，与所述液氮进口接管对应的上塔筒体内壁上设置有挡液槽，所述挡液槽的出液口与液氮槽盘相对应。

进一步的，所述挡液槽包括上弧板、下弧板和侧挡板，所述挡液槽的左右两出液口与液氮槽盘对应。

进一步的，所述液氮槽盘包括固定设置在上塔筒体内壁上的环形接液底盘、设置在环形接液底盘内侧的挡液堰、横向跨设并连通设置在环形接液底盘上的降液槽、和设置在降液槽上的至少一根降液管。

进一步的，所述降液槽的上沿高度小于等于所述挡液堰的上沿高度，所述降液管的上端部高于所述液氮出口接管的高度，且所述降液管的上端部低于所述降液槽和所述挡液槽的出液口的高度。

进一步的，所述液氮进口接管和液氮出口接管以上塔筒体侧壁上成夹角为α布置，其中，90°≤α≤180°。

一种空分设备，包括上塔和下塔，所述上塔内设置有液氮取出装置，所述液氮取出装置为上述的液氮取出装置。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本实用新型整体结构设计合理，其能够回收空分设备中取出的液氮产品经节流后的液氮蒸汽及冷量；同时本申请的结构较传统的设备结构技术流程简单，使得空分设备保冷箱内设备、管道更简洁，便于整个上塔内部结构的布设，从而优化了产品的结构，提高了产品的性能，有助于产品结构的革新，能够大大提高产品的市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图。

图2为液氮取出装置的结构示意图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为挡液槽的结构示意图。

图5为图4的俯视结构示意图。

图6为液氮槽盘的结构示意图。

图中序号：1000-保冷箱，2000-下塔，3000-冷凝蒸发器，4000-上塔，4100-液氮取出装置，5000-液体节流阀，6000-液氮取出阀，7000-过冷器；

4110-液氮进口接管，4120-挡液槽，4130-液氮槽盘，4140-液氮出口接管；4121-上弧板，4122-下弧板，4123-挡板；4131-接液底盘，4132-挡液堰，4133-降液槽，4134-降液管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，其为典型的双级精馏塔直接耦合空分模型中保冷箱内冷凝蒸发器K1 抽出的低温液氮经管道LN01 送入过冷器，经过冷器冷却后的液氮经节流阀V1降压减温后最终以气液两相状态通过管道LN03进入上塔的液氮取出装置内，产品液氮再经液氮取出阀V2送出保冷箱。

如图2-图6所示，本申请一种液氮取出装置，包括液氮进口接管4110、液氮出口接管4140、以及呈环形的液氮槽盘4130，液氮进口接管4110和液氮出口接管4140相对布设在空分设备的上塔筒体侧壁上，且液氮进口接管4110的位置高于液氮出口接管4140的位置；液氮槽盘4130包括固定设置在上塔筒体内壁上的环形接液底盘4131、设置在环形接液底盘内侧的挡液堰4132、横向跨设并连通设置在环形接液底盘上的降液槽4133、和设置在降液槽上的至少一根降液管4134。液氮槽盘4130设置在液氮出口接管4140下部的上塔筒体内壁上，其中，液氮通过液氮进口接管4110流入液氮槽盘4130中，经过液氮槽盘4130并由液氮出口接管4140流出。

其中，在与液氮进口接管4110对应的上塔筒体内壁上设置有挡液槽4120，挡液槽4120包括上弧板4121、下弧板4122和侧挡板4123，挡液槽4120的左右两出液口与液氮槽盘4130对应。

在本实施例中，降液槽4133的上沿高度小于等于所述挡液堰4132的上沿高度，降液管4134的上端部高于所述液氮出口接管4140的高度，且所述降液管4134的上端部低于所述降液槽4133和所述挡液槽4120的出液口的高度。同时，液氮进口接管和液氮出口接管以上塔筒体侧壁上成夹角为α布置，其中，优选的90°≤α≤180°。

如图2所示，挡液槽高度为h5，降液槽与挡液堰高度相同为h3，降液管在降液槽内的高度为h4，液氮出口接管设置在距离接液底盘上高度为h2的塔体侧壁上，液氮进口接管设置在距离接液底盘上高度为h1的塔体侧壁上。

其中，液氮进口接管高度与挡液槽高度满足关系（h1-h5/2〉h4，即挡液槽底部高于降液管在降液槽内的高度h4；降液管在降液槽内的高度h4高于液氮取出口接管最高点高度（h2+ΦD2/2,其中ΦD2为液氮取出口接管外径）并低于降液槽的高度h3，即（h2+ΦD2/2）<h4<h3。

本申请还提供一种空分设备，包括上塔和下塔，上塔内设置有液氮取出装置4100，所述液氮取出装置4100为上述实施例中的液氮取出装置。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。