[发明专利]一种空气分离系统及其开工阶段进行积液的方法

说明书

本发明属于空气分离技术领域，尤其涉及一种空气分离系统及其开工阶段进行积液的方法。本发明提供的空气分离系统包括空气分离塔，所述空气分离塔包括下塔和上塔，所述上塔设置有液氮入口、空气入口、液空入口、液相出口和若干个气相出口，液氮入口的位置高于空气入口；与空气入口相连的空气输送管道；与液氮入口相连的液氮输送管道。空气分离系统开工时，将液氮和空气分别通过相应的输送管道输入到空气分离塔的上塔中，逐塔板实现上升空气的冷凝和液氮气化，冷凝的液体流至上塔底部，形成积液。本发明提供的空气分离系统以液氮作为冷源与空气进行气液传热传质，利用液氮促进空气在上塔内快速冷凝液化，从而大幅度缩短开工过程上塔底部积液的时间。

技术领域

本发明属于空气分离技术领域，尤其涉及一种空气分离系统及其开工阶段进行积液的方法。

背景技术

随着工业和科技的发展，各行各业对于氧气、氮气及其液体产品的需求也来越大，特别是钢铁冶炼、煤制产品的开发升级，以及航空航天。大型空气分离装置正在全国布局，其已经在国民经济中占有举足轻重的地位。

空气分离装置就是对空气进行加工，经过一系列的处理将常温空气液化并参与精馏，得到氧气、氮气、液氧、液氮等产品。为了实现空气的液化，必须对空气进行提压并换热，而此过程则是通过将电能转化成机械能并最终转化成压力能。随着产品需求的增加，目前国内最大的空分氧气产量可以达到10万Nm³/h，而其背后则是一套庞大的耗能装备。空分装置的开工阶段需要经过三个阶段，分别为冷却、积液、调纯，三个阶段逐一进行，缺一不可。理论情况下，三个阶段最短耗时为36小时，而要实现此时间的达成必须使设备机组全负荷运行，而对于中大型的空分装置来讲，其耗电量是相当惊人的。

空分装置的开工时间缩短可以通过优化积液过程来实现，例如优化设备和管道冷却流程，即通过对空气换热管道上阀门的关闭改变空气的走向和流量，使得上塔的热态空气尽量降低，以使冷量充足得到更多的液体，实现低温液体的积累，但是此方法达到的效果十分有限。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空气分离系统及其开工阶段进行积液的方法，本发明提供的系统可大幅缩短空气分离塔开工阶段上塔积液时间。

本发明提供了一种空气分离系统，包括：

空气分离塔，所述空气分离塔包括下塔和上塔，所述上塔设置有液氮入口、空气入口、液空入口、液相出口和若干个气相出口，所述液氮入口的位置高于所述空气入口；所述下塔设置有下塔入口和塔底液出口，所述塔底液出口与所述液空入口相连；

与所述空气入口相连的空气输送管道；

与所述液氮入口相连的液氮输送管道。

优选的，还包括液氮储罐，所述液氮储罐的出料口与所述液氮输送管道的进料端相连。

优选的，所述液氮输送管道上设置有液氮泵。

优选的，所述上塔为填料塔。

优选的，所述下塔为板式塔。

优选的，所述上塔的塔底设置有冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器的进气口与所述下塔的塔顶出气口相连，所述冷凝蒸发器的冷凝液出口与所述下塔的冷凝液回流口相连。

优选的，所述液相出口位于所述上塔的塔底。

优选的，所述气相出口为三个，第一气相出口位于上塔塔顶，第二气相出口位于所述液氮入口和所述空气入口之间，第三气相出口位于所述空气入口和所述液空入口的下方。

本发明提供了一种空气分离系统在开工阶段进行积液的方法，包括以下步骤：

在上述技术方案所述的空气分离系统开工时，将液氮和空气分别通过相应的输送管道输入到空气分离塔的上塔中，液氮促进空气在上塔内冷凝液化，形成积液。