氧后备方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于空气分离设备中的氧供应的后备方法及系统，其中由空气分离设备的低压塔的富氧液体塔底沉积物构成的液体氧流栗送且然后加热来供应氧。更具体而言，本发明涉及此类方法和系统，其中在空气分离设备的正常操作期间，富氧液体流从连接到低压塔上的缓冲罐栗送，且然后栗送至空气分离设备的换热器，而备选地，在空气分离设备停止操作的临时操作期间，富氧液体流被栗送至辅助汽化器。更具体地，本发明涉及这样的方法和系统，其中在临时操作期间，缓冲罐由先前在正常操作期间储存在备用储存罐中的液体氧再填充。
【背景技术】
[0002]氧经由空气分离设备内的空气的低温分离来供应。如本领域公知那样，空气在此类设备中通过如下来分离:将空气压缩、纯化且冷却至适于其蒸馏的温度且然后在蒸馏塔系统中分离空气。蒸馏塔系统通常使用热联结的高压塔和低压塔。在高压塔内，空气分离成富氮蒸气塔顶馏出物和富氧液体塔底沉积物，其称为釜液或粗液体氧。塔底沉积物在低压塔中进一步提纯来产生富氧液体作为塔底沉积物。塔之间的联结可借助于位于低压塔内的冷凝器重沸器实现，以汽化富氧液体塔底沉积物的一部分，而使高压塔的富氮蒸气冷凝。冷凝的富氮蒸气可用作两个塔的回流，且所产生的加热富氧液体充当低压塔的滚沸物。
[0003]氧通过在用于冷却至少一部分空气的换热器内加热由低压塔中产生的富氧液体塔底沉积物构成的富氧流来从空气分离设备供应。在期望氧处于高压的情况下，富氧液体流可在加热之前栗送，以在加热之后产生高压蒸气或超临界流体。在许多应用中，空气分离设备的运营者必须保证氧供应。在某些应用中，即使氧供应的间歇性中断也是不允许的。供应故障可由空气分离设备的正常操作的停止引起，停止可由关键构件(例如，压缩机或涡轮事故停机)的故障引起。在此情况下，空气分离设备变热，且蒸馏塔内的液体落到其底部区域。当设备能够重启时，氧纯度可能不够高而不能在特别协定的应用中使用。如此，即使在设备重启之后，在设备可回到管线中来再次供应氧之前还存在延迟。
[0004]为了确保氧在压力下输送，已知将设备内产生的液体氧的一部分累积在远端储存罐或其它储存器内。在临时事件期间，当设备操作中断时，氧可从储存罐栗送至辅助汽化器，以便在临时期间供应氧。通常，一组栗设在空气分离设备的冷箱中，以用于在正常操作期间栗送富氧液体，且还提供了与储存罐相关联的另一组栗，以用于在临时期间栗送富氧液体。这意味较大的资金花费，因为必须购买、操作和维护两组栗和相关联的阀和仪器，且这些栗必须为专用于高压氧服务。
[0005]美国专利申请第2008/0184736号中示出了另一种装置。在此情况中，液体从低压塔釜流至外部储存罐，其从外部储存罐栗送且发送至设备的换热器。此类设备设计的问题在于，液体从设备不断输出至储存罐，且连同此输出，热泄漏到用于容纳蒸馏塔和热端的冷箱中引起否则将保持设备平衡的制冷从设备换热器损失。这由以下事实而加重:大液体储存器还容纳了用于在临时期间延长后备的液体，且由于其尺寸而可能定位成离塔冷箱一定距离。因此，此类设施中存在损失，其通过在设备的总体功率消耗增加下供应增大的制冷来补偿。
[0006]如将论述那样，本发明提供了一种与空气分离设备结合使用的方法和氧供应系统，其中除其它优点外，可实现的是不使用设备临时事件期间仅与供应氧相关联的额外的栗，且其本身以更大能效的方式操作。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种空气分离设备内的后备的供应氧的方法，其中通过栗送富氧液体构成的液体氧流来产生栗送的液体氧流。富氧液体由空气分离设备的低压塔的下降液体与高压塔的富氮蒸气塔顶馏出物之间的间接热交换产生。栗送的液体氧流被加热来产生氧供应。
[0008]在空气分离设备的正常操作期间，富氧液体流至少间断标准地给送至缓冲罐和备用储存罐，备用储存罐容积大于缓冲罐，且位于比缓冲罐离低压塔更远，以便富氧液体累积在缓冲罐中，且富氧液体储存在备用储存罐内作为后备供应。栗送的液体氧流在换热器内加热，换热器用于将空气的至少一部分冷却至适用于其在空气分离设备内的低温精馏的温度。因此，此类汽化在正常操作期间产生了氧供应。
[0009]在空气分离设备的临时操作期间，其中空气分离设备停止操作，缓冲罐被隔离，使得缓冲罐不接收富氧液体。此时间期间的液体氧流从缓冲罐栗送来产生栗送的液体氧流，且栗送的液体氧流现在在辅助汽化器内加热来在临时操作期间产生氧供应。缓冲罐由从备用储存罐去除的后备富氧液体流来再填充。该后备流由备用储存罐内的后备供应构成。
[0010]由于富氧液体在空气分离设备的正常操作和临时操作的情况下从缓冲罐栗送至设备换热器，故不需要单独的能够输送临时操作期间提供产物输送来从备用储存罐栗送液体氧所需的压力的栗。因此，本发明的实施通过剔除与获得、操作和维护与临时操作中的备用储存罐相关联的单独的高压栗的成本而导致了低成本。尽管如将论述那样，实际上液体通过使用输送栗来从备用储存罐促动，但此栗为低成本物件，其不能栗送富氧液体至一般在加压氧产物的实际供应中需要的输送压力。此外，本发明中存在固有的优于现有技术的能量节省。由于缓冲罐位于比备用储存罐更接近空气分离设备，且具有其较小容积，故本发明中的制冷损失少于现有技术，其中储存后备的富氧液体不断发送至和从位于离空气分离设备一定距离的备用储存罐供应。此外，由于缓冲罐容积小于备用储存罐，故其可位于收纳设备的塔的冷箱中，或利用很短的绝热管路延伸而至少紧挨地置于冷箱外，这也减轻了损失。此外，缓冲罐关于储存罐的邻近和缓冲罐的操作压力意味着在缓冲罐的情况下，从热泄漏和从引导回相应的罐的氧栗的再循环生成的闪蒸蒸气更容易捕集到且返回过程中。
[0011]作为优选，在空气分离设备的正常操作期间，缓冲罐不断接收富氧液体流之一，且因此不断将富氧液体累积在缓冲罐内，且液体氧流从缓冲罐栗送来产生栗送的液体氧流。
[0012]缓冲罐可连接到低压塔的底部区域上，以接收富氧液体流之一。在空气分离设备的临时操作期间，空气分离设备重启，且在空气分离设备重启期间，来自低压塔的底部区域的不纯液体氧流与液体氧流分开栗送，且随后在换热器中加热，直到在不纯的液体氧流达到生产纯度，其与液体氧流的纯度相等。在获得生产纯度之后，缓冲罐再连接到低压塔上以接收富氧液体流之一，且不纯液体氧流的分开栗送结束。在两个平行流通路内，液体氧流可由主栗栗送，且不纯液体氧流由待用栗栗送。各个平行流通路在一端处，能够有选择地连接到低压塔的底部区域上或备选地连接到缓冲罐上。而在另一端处，能够有选择地连接到换热器上或备选地连接到辅助汽化器上，使得待用栗也能够代替主栗来栗送液体氧，且主栗也能够代替待用栗来栗送不纯液体氧流。待用栗可在空气分离设备的正常操作期间通过使富氧液体的一部分沿再循环通路再循环来持续操作，以便将栗保持在冷准备状态，且使主栗故障的情况中的产物供应的中断最小化。
[0013]在本发明的任何实施例中，备用储存罐可连接到缓冲储存罐上，以在空气分离设备的正常操作期间从缓冲罐接收另一富氧液体流。
[0014]本发明还提供了一种用于空气分离设备内的后备供应氧的后备系统。根据本发明的该方面，缓冲罐和备用储存罐提供成接收由空气分离设备的低压塔的下降液体与高压塔的富氮蒸气塔顶馏出物之间的间接热交换产生的富氧液体流。备用储存罐具有大于缓冲罐的容积，且位于比缓冲罐离低压塔更远。此外，提供了辅助汽化器、流网络和控制阀系统。
[0015]流网络具有主流通路、辅助流通路和后备流通路。主流通路连接到换热器上且包含主栗，换热器用于将空气的至少一部分冷却到适用于其低温精馏的温度，主栗用于栗送液体氧流来产生栗送的液体氧流，且将栗送的液体氧流引入换热器中来加热栗送的液体氧流。辅助流通路在换热器与主栗之间的主流通路和辅助汽化器之间延伸，以备选地加热栗送的