[发明专利]空分系统及空分方法

说明书

本发明提供一种空分系统及空分方法。空分系统包括空分设备和氮液化器。空分设备中，多个输出管路从精馏塔系统经由主换热器导出。氮液化器中，输气管路用于输送经膨胀机膨胀过的气流。空分系统还包括中介管路，中介管路的入口端连接于氮液化器的输气管路，中介管路的出口端连接于空分设备的多个输出管路中的至少一个输出管路在精馏塔系统和主换热器之间的位置，从而中介管路向至少一个输出管路输送气流。上述空分系统及空分方法可以顺利地启动，而不使用外部储备液氮。

技术领域

本发明属于空气分离领域，涉及一种空分系统及空分方法。

背景技术

空分设备广泛地应用于各行各业中。使用空分设备的很多用户会配备氮液化器，以将空分设备所产出的氮气产品液化，从而得到一些液氮。此时，空分设备和氮液化器组成了一空分系统。

空分设备依靠低温空气分离的原理在精馏塔中对原料空气进行分离，以形成各种空气产品，因而需要给精馏塔提供冷量，以使其操作温度达到所需的低温。特别地，上述空分系统中的空分设备常常不带膨胀机制冷，正常运行时往往依靠氮液化器产生的液氮返流来提供冷量。

然而，在启动阶段，精馏塔需要从常温冷却至所需低温。对于这一点，目前对于上述空分设备，常见的做法是使用后备系统储备的液氮。在空分设备刚开机时，即从外部的后备系统向精馏塔输送低温液氮，从而为精馏塔提供冷量，以使其冷却至所需低温。

然而，发明人分析认为，为启动而储备足量的液氮时，不仅液氮本身昂贵，还需要建设或扩大相应的后备设施。这对于用户而言增加了成本。而且，有些用户位于偏远地带，在空分设备未产出空气产品诸如氮产品之前，提前储备低温液氮并不容易。另外，进一步分析认为，使用储备液氮来冷却精馏塔时，制冷速率通常较快，有时候不易控制。这会使得空分设备乃至除了空分设备之外还包括其他设备的整个空分系统因为骤冷而发生材料变形直至故障等问题。

因此，需要提供一种方案，可以代替外部储备液氮来提供冷量，而顺利启动。

发明内容

本发明的目的是提供一种空分系统，可以顺利地启动，而不使用外部储备液氮。

本发明的另一目的是提供一种空分系统，可以使启动的成本更低。

本发明的又一目的是提供一种空分系统，可以使启动时整个空分系统的冷却速率不易过快，从而更可靠、更安全。

本发明提供一种空分系统，包括空分设备和氮液化器。空分设备包括精馏塔系统、主换热器以及多个输出管路。多个输出管路从精馏塔系统经由主换热器导出，多个输出管路包括用于输出氮气产品的氮气管路。氮液化器包括膨胀机和输气管路，膨胀机用于膨胀来自氮气管路的至少一部分氮气产品，输气管路用于输送经膨胀机膨胀过的气流。空分系统还包括中介管路，中介管路的入口端连接于氮液化器的输气管路，中介管路的出口端连接于空分设备的多个输出管路中的至少一个输出管路在精馏塔系统和主换热器之间的位置，从而中介管路向至少一个输出管路输送气流。

在一个实施方式中，氮液化器还包括内置换热器、气液分离器和节流阀。输气管路将气流从膨胀机输送至内置换热器复热。气液分离器位于输气管路上且在膨胀机和内置换热器之间。气液分离器收集经膨胀机膨胀过的气流以及经节流阀节流的流股，并且将收集到的所有流体分离成气相流和液相流。

在一个实施方式中，中介管路的入口端连接于输气管路的在膨胀机和内置换热器之间的位置。

在一个实施方式中，中介管路的入口端连接于输气管路的在气液分离器和内置换热器之间的位置。

在一个实施方式中，氮液化器还包括回液管路和输液管路。回液管路用于将经气液分离器分离过的液相流中的第一部分液流送回到精馏塔系统。输液管路用于将经气液分离器分离过的液相流中的第二部分液流输出至储罐。