[实用新型]一种降低多层主冷凝蒸发器中碳氢化合物浓度的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种降低空分设备多层主冷凝蒸发器中碳氢化合物浓度的装置，主要适用于空分设备及其它使用多层冷凝蒸发器并存在重组分浓缩的设备，属于低温精馏空气分离技术领域。

背景技术

近年来为了满足用户对空分设备节能降耗的要求，通过增加主空分设备主冷凝蒸发器的换热面积，从而降低原料空气压缩机排压的方法是一种行之有效的解决方案。随着空分设备的特大型化发展，单双层主冷凝蒸发器无法满足生产工艺及运输尺寸的要求，由此多层主冷凝蒸发器得到了快速发展。

多层主冷凝蒸发器是一种采用将多个单一腔体按照液体流路形成串联的结构型式（通常至少2层以上的腔体串联）。采用多层主冷凝蒸发器在满足运输条件的情况下，同时可以有效增加换热面积，从而达到降低原料空气压缩机排气压力实现节能降耗的目的。

多层主冷凝蒸发器，见图1：该主冷凝蒸发器中的液氧从上到下依次流入第一主冷凝蒸发器K1-1、第一主冷凝蒸发器K1-2、第三主冷凝蒸发器K1-3和第四主冷凝蒸发器K1-4；各个冷凝蒸发器蒸发侧底部设有管道103、104、105可以顺利进入下一层冷凝蒸发器。当进入第一层冷凝蒸发器K1-1的液体超过溢流口103时，其向下溢流进入第二层冷凝蒸发器K1-2；当进入第二层主冷凝蒸发器K1-2的液体超过溢流口104时，其向下溢流到第三层主冷凝蒸发器K1-3；当进入第三层主冷凝蒸发器K1-3超过溢流口105时，其向下溢流到第四层主冷凝蒸发器K1-4。第四层主冷凝蒸发器K1-4底部连接有流量阀V100，用于控制第四层主冷凝蒸发器K1-4的底部液体流量。

在中国专利CN202547277U提及的主冷凝蒸发器，见图2：由上至下至少包括第一腔体、第二腔体和至少一组腔体对，每组腔体对由一个上腔体和一个下腔体构成，其中所述第一腔体包括设置在所述第一腔体侧壁上离底部预定高度处的第一溢流口，以及至少一个流出口；所述第二腔体通过所述第一溢流口与所述第一腔体连通，并且包括设置在所述第二腔体侧壁上离底部预定高度处的第二溢流口；所述至少一组腔体对中的上腔体通过所述至少一个流出口与所述第一腔体连通，并且包括设置在所述上腔体侧壁上离底部预定高度处的上腔溢流口；所述至少一组腔体对中的下腔体通过所述上腔溢流口与所述至少一组腔体对中的上腔体连通，并且包括设置在所述至少一组腔体对中的下腔体侧壁上离底部预定高度处的下腔溢流口。较佳地，所述第二溢流口和所述下腔溢流口分别连接有流量阀。所述流出口位于所述第一腔体的底部或者位于靠近底部的侧壁上。

上述多层主冷凝蒸发器仍然存在如下问题：首先，空分设备开车过程中，存在某层主冷凝蒸发器积液困难，可能发生蒸干，发生碳氢化合物浓度过高而爆炸危险；其次，当空分设备处于低负荷的状态时，由于工况偏离设备液体分配不均的现象严重，其中某层主冷凝蒸发器蒸发侧液氧中的碳氢化合物浓度较高；最后，上述多层主冷凝蒸发器无法对各层冷凝蒸发器中碳氢化合物浓度进行合理调节，严重影响空分设备的经济性及安全性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种主要依据工程流体力学原理及气液相平衡原理，具备大幅度降低多层主冷凝蒸发器中碳氢化合物浓度，同时解决开车、低负荷工况下碳氢化合物浓缩及液体分配不均匀导致开车及运行困难的降低多层主冷凝蒸发器中碳氢化合物浓度的方法，该方法特别适用于液氧产品少或带稀有气体提取等碳氢化合物浓缩较为严重且采用多层主冷凝蒸发器的空分设备中。

本实用新型的目的通过如下技术方案来完成，一种降低多层主冷凝蒸发器中碳氢化合物浓度的方法，该方法是：先使用公知技术制取含有碳氢化合物、氮氩惰性气体及氪氙等稀有气体的液氧；然后将液氧引入一个积液槽，在积液槽中液氧分为二股，一股引入主冷凝蒸发器的第一层，在第一层中部分蒸发后剩余液体顺流引入第二层；在第二层中部分液体蒸发后剩余液体引至下一层，依次类推直至流至最后一层；另一股液氧通过阀门直接引入最末层，部分液体在最末层蒸发后剩余液体从底部抽出作为产品送出。多层主冷凝蒸发器各层液体的分配比例主要通过引入最末层的阀门进行控制，过程中控制上一层冷凝蒸发器蒸发侧底部引出液体流量多于下一层冷凝蒸发器蒸发侧底部引出的液体量，有效降低多层冷凝蒸发器蒸发侧液体中碳氢化合物浓度。