一种低温液体吸附器冷却装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种低温液体吸附器冷却装置，所述装置包括二组低温液体吸附器及其配套设施，所述装置在空分设备上塔下部低温气体取料口处的气体产品输出总管道上设置一路低温气体旁通管道，在吸附器再生冷却阶段输送低温产品气体冷却吸附器，冷却换热后的低温气体通过输出管道并入换热器冷端的气体产品输出总管中进行回收，同时在空分装置集中控制系统中增设吸附器的低温气体冷却系统控制模块实现自动控制；本装置克服了现有技术将相同介质低温液体作为冷源带来的影响空分系统运行稳定性、分子筛易破碎及低温液体气化换热后无法回收等多种缺陷，对空分装置运行稳定性、经济性带来显著效果。来显著效果。来显著效果。

【技术实现步骤摘要】
一种低温液体吸附器冷却装置


[0001]本技术属于深度制冷空气分离领域，具体涉及一种低温液体吸附器。

技术介绍

[0002]深度制冷空气分离的基本原理是利用低温精馏法，将空气冷凝成液体，然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离。
[0003]空气分离设备或装置(简称空分设备或装置)主要由以下子系统组成：动力系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统和控制系统等；其中净化系统由空气预冷系统和分子筛纯化系统组成，预冷系统除去空气中的物理杂质同时洗涤其中的酸性物质等有害杂质，分子筛纯化系统则进一步除去空气中的水分、二氧化碳、乙炔、丙烯、丙烷、重烃和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质，因此常温分子筛净化工艺在国内外空分行业广泛采用。
[0004]尽管空分装置前端净化系统能去除掉绝大多数影响产品纯度和空分运行的上述杂质及有害物质，但仍有少量或微量的二氧化碳、乙炔、碳氢化合物、氮氧化合物及其它有害杂质进入精馏系统，并随着时间的推移滞留下来，当积聚量升至临界含量，这些易燃、易爆物质会给空分安全带来危险安全隐患；此外，空气中含有的二氧化碳、乙炔、碳氢化合物、氮氧化合物等为高沸点组份，主要积聚在精馏塔的低温液体中。因此部分空分设备在精馏系统后续工艺中增设了低温液体吸附器，其功能主要用于进一步清除溶解于低温液体中的二氧化碳、乙炔、碳氢化合物、氮氧化合物及其它有害物质。
[0005]低温吸附原理是液相物理吸附，为可逆吸附过程。低温液体吸附器中的吸附剂为多孔固体颗粒物，多采用硅胶、分子筛，可以在一定周期内循环使用。低温液体吸附器中吸附剂硅胶、分子筛吸附温度均小于
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100℃，在吸附剂运行至吸附容量转效点时，其吸附能力达到饱和状态，此时采用加热再生的方法，可以使低温液体吸附器中吸附剂硅胶、分子筛恢复吸附容量。
[0006]通常空分装置配备低温液体吸附器设计为二台，一台在线吸附、另一台再生备用，在线吸附时处于低温状态，再生备用时为高温再生、常温备用。通过计算吸附剂吸附容量转效点周期值，设置低温液体吸附器吸附时间，当1 台低温液体吸附器在线吸附时间达到设置时间时，通过切换，将一台再生完毕处于常温备用状态的低温液体吸附器转入低温在线吸附状态，同时将另一台达到在线设置吸附时间的低温液体吸附器转入再生备用状态。
[0007]低温液体吸附器再生备用过程分为排液、静置、吹除、加热、冷吹、常温备用六个阶段，低温液体吸附器切换投运过程分为冷却、注液、并联、吸附运行四个阶段。现有技术在低温液体吸附器切换过程的冷却阶段，广泛使用产品低温液体作为低温液体吸附器冷却的冷源，将低温液体吸附器冷却降至低温液体工作温度时，低温液体吸附器由常温备用状态转入低温注液状态准备投入工作。
[0008]目前，国内、外空分装置中在低温液体吸附器切换过程冷却阶段，使用低温液体作为低温液体吸附器冷源的工艺存在以下弊端。
[0009]问题一：影响空分装置工况。
[0010]进入低温液体吸附器的低温液体对低温液体吸附器进行冷却后，经排液阀调节外排大气，低温液体无法回收利用，对空分装置的系统冷量物料组份平衡、运行工况、设备稳定性与低温液体吸附器运行安全、全周期使用时间影响大。
[0011]低温液体冷却常温备用状态下的低温液体吸附器，低温液体遇热汽化，且汽化量大，气化换热后外排大气，导致低温液体损耗量高，空分系统冷量、物料损失大。为维持空分系统制冷量与系统损失冷量平衡，需增大设备系统制冷量与减少低温液体产品产量，造成设备运行成本增加。低温液体对低温液体吸附器冷却外排大气，无法回收利用，影响低温精馏塔物料、组份平衡，使气体、液体产品纯度降低，为维持设备气体、液体产品纯度，降低气体产品产量。低温液体对低温液体吸附器冷却外排大气，设备冷量、物料、组份平衡工况波动，使低温精馏塔实际运行工况背离设计运行工况。
[0012]问题二：影响空分装置安全稳定运行。
[0013]低温液体对低温液体吸附器冷却外排大气，短时间内，低温液体损耗量高，精馏塔、换热器中低温液体液位低，危及设备稳定运行。低温液体入低温液体吸附器冷却，短时间内，低温液体汽化量大，低温液体吸附器压力高，危及设备安全运行。
[0014]问题三：影响分子筛使用寿命。
[0015]低温液体入低温液体吸附器冷却瞬间气化，短时间内，低温液体吸附器温度降幅大，吸附器中硅胶、分子筛破碎率高，低温液体吸附器全周期使用时间短。低温吸附分子筛多为进口价格较高，分子筛破碎率高增加设备运行成本。
[0016]问题四：增加人工操作工作量。
[0017]低温液体入低温液体吸附器冷却，短时间内，设备运行工况波动较大，超出设备自动调节范围，必须人工干预调节，设备操作负荷量大。
[0018]下面以法国空分液化公司设计、制造的35000m3/h氧气外压缩流程空分设备为例，结合图1进行说明：
[0019]35000m3/h空分设备配备2台液氧吸附器，吸附剂为5A分子筛，1台在线吸附、1台再生备用。液氧吸附器液氧在线吸附温度为
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180℃，液氧吸附器再生加热温度为100℃，备用温度20℃。在液氧吸附器切换过程冷却阶段，设计使用
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180℃液氧作为液氧吸附器冷却的冷源，通过将在线吸附的液氧吸附器进液管道中
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180℃液氧注入温度20℃备用液氧吸附器，冷却备用液氧吸附器，后经排液阀调节外排大气，在备用液氧吸附器出口温度降至
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180℃时，液氧吸附器冷却结束。
[0020]35000m3/h空分设备液氧吸附器设计1只冷却注液调节阀，专门承担液氧吸附器冷却、注液功能。在液氧吸附器切换过程冷却阶段，开启冷却注液调节阀、排液阀，将液氧注入备用吸附器时，液氧损耗量大于10.82m3/h，主冷蒸发侧液氧液位由设计运行值80％降至60％低报警值。
[0021]为避免主冷蒸发侧液氧液位降至50％联锁值，造成35000m3/h空分设备全系统自动停机，在液氧吸附器切换过程冷却阶段，采取停止液氧、液氮产品生产，减少液氩产量，来减少主冷蒸发侧液氧液位降幅；同时增加35000m3/h 空分设备膨胀机膨胀量，增大设备制冷量，使主冷蒸发侧液氧液位大于其联锁值，造成精馏塔提取氮气纯度降低，为使氮气纯度达到设计值，减少氮气产量，导致35000m3/h空分设备氮气产量小于设计值；另外，为使主冷
蒸发侧液氧液位不小于其低报警值，减少处于在线吸附状态的液氧吸附器出口端液氧流量，导致35000m3/h空分设备氧气产量小于设计值。
[0022]在开启35000m3/h空分设备液氧吸附器冷却注液调节阀、排液阀，将液氧注入备用液氧吸附器时，液氧瞬时汽化，备用液氧吸附器压力升至高报警值1MPa。为避免备用液氧吸附器压力升至联锁值1.5MPa，全系统自动停机, 增大液氧吸附器排液阀开度，降低液氧吸附器压力，使备用液氧吸附器液氧外排量增大，再次造成主冷蒸发侧液氧液位与氧气产量降低。
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温液体吸附器冷却装置，所述装置包括二组低温液体吸附器及其配套设施，其中包括与空分设备精馏塔主冷取料口连接的低温液体进液总管，所述进液总管分为二路进液支管，二路进液支管并联，其中每路进液支管上分别设置有一只进液阀，进液阀后各连接一组吸附器，在每组吸附器之后分别设置有一路出液管道，所述二路出液管道并联，其中在每路出液管道上分别安装有一只出口阀，同时在所述出口阀前的每路排液管道上分别设置一路排液管道，排液管道上分别安装一只排液阀，所述二路出液管道在出液阀后汇总成一路出液总管连接至空分设备精馏塔；其特征在于：在空分设备上塔下部低温气体取料口处的气体产品输出总管道上设置一路低温气体旁通管道，作为冷却吸附器用的低温气体进气总管，所述低温气体进气总管分为二路低温气体进气支管，分别连接到现有设备进液阀之后、吸附器之前的二路进液支管上，所述二路进气支管上各安装有一只气动进气调节阀；同时在吸附器...

【专利技术属性】
技术研发人员：周金城，刘江淮，沈冰，王胜利，袁苑，
申请(专利权)人：安徽马钢气体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：