空气分离设备的集成系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种空气分离设备的集成系统，所述集成系统包含n个空气分离设备，所述空气分离设备设置在不同地点，且皆包含至少一个热交换装置和一个精馏塔，每个热交换装置包含至少一条液体汽化管路，用以将精馏塔产生的具有压力Pi的液体产品汽化成具有压力Pi的气体产品，所述具有压力Pi的气体产品的一部分或全部通过各空气分离设备的气体输出管线与气体运输管网流体连接，其中n>＝2，i＝1，...，n，分别对应于第1个到第n个空气分离设备，其特征在于，所述气体运输管网中的气体压力小于各压力Pi中的最小值，并且各空气分离设备还包含气体接收管线，用以将气体运输管网中的气体产品输送回各空气分离设备中。品输送回各空气分离设备中。品输送回各空气分离设备中。

Integrated system of air separation equipment

【技术实现步骤摘要】
空气分离设备的集成系统


[0001]本技术涉及空气分离设备，具体地涉及一种空气分离设备的集成系统。

技术介绍

[0002]在大型化学工业应用中，经常需要大量的氧气和/或氮气。例如在煤气化过程中，大量的氧气和氮气用于使煤转化为液体、气体或者化学品等等；钢铁、冶金等工业也对氧气和氮气有大量的需求。针对这些不同的客户，往往需要在多个不同的地点建造多个工厂，每个地点设置有一个或者多个空气分离设备，用于向气体消耗装置
‑‑
即客户提供气态产品。
[0003]空气分离设备的某种产品的产量输出一般是固定的，即设计工况下的额定输出。但是，客户对气态产品的需求(包括压力和流量)可能会随时间变化。例如在煤气化工艺中，存在多种不同的气化技术，这些气化技术的特征之一在于使用不同的氧气和氮气压力。另外，由于催化剂老化、煤炭的质量、市场条件导致的负荷变化等，所需氧气的压力可能在40bara(巴，绝对压力)至90bara的范围内变化。此外，在某些情况下，气体消耗装置对气态产品的流量需求例如可能达到额定流量输出的120％至140％。
[0004]因此，不同的空气分离设备为了满足不同客户的需要，所输出的气态产品的压力也可能不同。另外，不同地点的客户对气态产品的流量和压力的需求也可能随时间变化。为了应对这种流量和/或压力需求的变化，通常需要对空气分离设备的设计进行带余量的设计或者说加大尺寸设计。这种带余量的设计例如可以在额定工况的10％至15％的范围内。
[0005]但是，带余量的设计具有一些缺点，主要包括：r/>[0006]‑
大的带余量设计会增加空气分离设备的运营成本(OPEX)和资本性支出(CAPEX)；
[0007]‑
不同地点的气态产品的压力不同使得难以在不同地点之间交换产品。

技术实现思路

[0008]本技术旨在克服现有技术的上述缺点。
[0009]根据本技术，提供了一种包含n个空气分离设备的集成系统，所述空气分离设备设置在不同地点，且皆包含至少一个热交换装置和一个精馏塔，每个热交换装置包含至少一条液体汽化管路，用以将各精馏塔产生的具有压力Pi的液体产品汽化成具有压力Pi的气体产品，所述具有压力Pi的气体产品的一部分或全部通过各空气分离设备的气体输出管线与气体运输管网流体连接，其中n>＝2，i＝1，...，n，分别对应于第1个到第n个空气分离设备，其特征在于，所述气体运输管网中的气体压力小于各压力Pi中的最小值，并且各空气分离设备还包含气体接收管线，用以将气体运输管网中的气体产品输送回各空气分离设备中。
[0010]进一步地，对于每个地点的空气分离设备，所述集成系统包括：可选择地第一减压阀，该第一减压阀的进口与该地点的空气分离设备的气体输出管线流体连接，出口与所述气体运输管网流体连接。
[0011]根据一个实施例，所述空气分离设备的热交换装置包含至少一条气体液化管路，
所述气体液化管路的热端与气体接收管线流体连接，其冷端与所述精馏塔流体连接，并且有利地在所述气体液化管路的冷端与精馏塔之间可选择地设置有第二减压阀。
[0012]根据再一个实施例，所述空气分离设备的热交换装置包含至少一条气体液化管路，所述气体液化管路的热端与气体接收管线流体连接，其冷端与所述液体汽化管路的冷端流体连接，有利地，在所述气体液化管路的冷端与液体汽化管路的冷端之间设置有将液体产品加压到Pi的液体泵。
[0013]根据又一个实施例，气体运输管网内还接入至少一个气体后备装置，有利地，所述气体后备装置包含液态的气体产品的贮罐及它的汽化装置。
[0014]进一步地，本申请中所述的液体产品可包含液氧或液氮，气体产品可包含氧气或氮气。
[0015]通过本技术的空气分离设备的集成系统，每个地点的空气分离设备的尺寸能够仅设计用于额定工况或者更小，而无需加大尺寸设计，以便在大部分时间内都以最佳的运营成本和更有效率地运行，同时能够有效地应对气态产品的需求随时间的变化。
[0016]当某一客户的气体需求量变小时，如果将支持该客户的空气分离设备的负荷降低，则运行效率也会降低，此时可以保持该空气分离设备在设计负荷下运行，而把富余的气体通过气体运输管网分配给其它有需要的客户。
[0017]不仅如此，选择气体运输管网的压力小于与其连接的各个空气分离设备的最低气体产品压力，使得各种气体产品无需压缩就能通入气体运输管网，并被输送到需要的客户。
[0018]与现有技术中将气体运输管网中的气体经压缩机直接压缩到客户需要的压力相比，本技术避免了单独安装的压缩机，减少了成本和特别是压缩氧气的安全风险。
附图说明
[0019]下面将参照示意性的附图更详细地描述本技术的优选实施例。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本技术。在附图中：
[0020]图1是根据本技术的空气分离设备的集成系统的示意图；
[0021]图2是示意性示出根据本技术的集成系统中的气体运输管网与空气分离设备之间的部分连接结构的简要图示。
具体实施方式
[0022]在图1所示的实施例中，集成系统1包括三个独立的地点，每个地点分别设置有两套空气分离设备。每个地点的空气分离设备(主要在产品流量和压力方面)具有其自己的运行条件，使得每个地点总是处于最佳的运营成本。在该集成系统1中，至少两个地点的空气分离设备提供不同压力的气体产品。或者，三个地点的空气分离设备提供的气体产品的压力各不相同。
[0023]可以理解的是，集成系统可以包括任意数量(至少两个)的地点，并且每个地点可以设置任意数量的空气分离设备。例如，集成系统可以包括两个、三个或者更多个不同的地点，每个地点可以设置有仅一个、两个或者更多个空气分离设备，该集成系统中包含的所有空气分离设备的总数为n,n>＝2,各空气分离设备可分别定义为ASU1，ASU2，ASU3，直到ASUn。各空气分离设备产出的气体产品的压力可分别定义为Pi，i＝1，...，n，分别对应于第
1个到第n个空气分离设备，也即ASU1的气体产品的压力为P1，ASU2的气体产品的压力为P2，以此类推。液体产品和气体产品是指纯度和组成一样的液体和气体产品。例如，二者可以都是纯度为99.99％的氧。不论是由哪一个空气分离设备生产，只要是通入同一个气体运输管网的纯度和组成一致的气体，都统称为气体产品。
[0024]如图1所示，三个不同地点的空气分离设备ASU1～ASU6通过气体运输管网4相互连接在一起，该气体运输管网4内的气体压力小于这三个地点的空气分离设备中的最低气体产品压力Pi，由此允许每个地点的空气分离设备在需要时都能够向气体运输管网4供给气态产品。各个空气分离设备的气体产品经气体输出管线3与气体运输管网4流体连接。在气体输出管线3上设置有第一减压阀6，以便在需要时将气体产品的压力降低至气体运输管网4的运行压力。更进一步地，当某一地点的ASU的气体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气分离设备的集成系统，所述集成系统包含n个空气分离设备，所述空气分离设备设置在不同地点，且皆包含至少一个热交换装置和一个精馏塔，每个热交换装置包含至少一条液体汽化管路，用以将各精馏塔产生的具有压力Pi的液体产品汽化成具有压力Pi的气体产品，所述具有压力Pi的气体产品的一部分或全部通过各空气分离设备的气体输出管线与气体运输管网流体连接，其中n>＝2，i＝1，...，n，分别对应于第1个到第n个空气分离设备，其特征在于，所述气体运输管网中的气体压力小于各压力Pi中的最小值，并且各空气分离设备还包含气体接收管线，用以将气体运输管网中的气体产品输送回各空气分离设备中。2.根据权利要求1所述的空气分离设备的集成系统，其特征在于，对于每个地点的空气分离设备，所述集成系统包括：第一减压阀，该第一减压阀的进口与该地点的空气分离设备的气体输出管线流体连接，出口与所述气体运输管网流体连接。3.根据权利要求1或2所述的空气分离设备的集成系统，其特征在于，所述空气分离设备的热交换装置包含至少一条气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：新型
国别省市：