一种空分装置氮气密封气线路改造方法与流程

本发明属于化学工业技术领域，具体涉及一种空分装置氮气密封气线路改造方法。

背景技术：

空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。空分设备是一个大型的复杂系统，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、液体贮存系统和控制系统等。

动力系统：主要是指原料空气压缩机。空分设备将空气经低温分离得到氧、氮等产品，从本质上说是通过能量转换来完成。而装置的能量主要是由原料空气压缩机输入的。相应地，空气分离所需要的总能耗中绝大部分是原料空气压缩机的能耗。

净化系统：由空气预冷系统（空冷系统）和分子筛纯化系统（纯化系统）组成。经压缩后的原料空气温度较高，空气预冷系统通过接触式换热降低空气的温度，同时可以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、丙烷和氧化亚氮等对空分设备运行有害的物质。

制冷系统：空分设备是通过膨胀制冷的，整个空分设备的制冷严格遵循经典的制冷循环。不过通常提到的空分制冷设备，主要是指膨胀机。

热交换系统：空分设备的热平衡是通过制冷系统和热交换系统来完成的。随着技术的发展，现在的换热器主要使用铝制板翅式换热器。

精馏系统：空分设备的核心，实现低温分离的重要设备。通常采取高、低压两级精馏方式。主要由低压塔、中压塔和冷凝蒸发器组成。

产品输送系统：空分设备生产的氧气和氮气需要一定的压力才能满足后续系统的使用。主要由各种不同规格的氧气压缩机和氮气压缩机组成。

液体贮存系统：空分设备能生产一定的液氧和液氮等产品，进入液体贮存系统，以备需要时使用。主要是由各种不同规格的贮槽、低温液体泵和汽化器组成。

控制系统：大型空分设备都采用计算机集散控制系统，可以实现自动控制。

淮化集团48000NM³/H空分装置采用一拖二压缩机、分子筛前置净化、氮气增压机膨胀循环、全精馏无氢制氩、氧泵内压缩流程。装置在正常运行时，密封气由氮压机一段35公斤氮气经减压阀减压至9公斤和5公斤，其中9公斤密封气作为液氧泵、液氩泵以及后备氮泵的密封气，而5公斤密封气则作为氮压机启动时补气气源、氮压机密封气、膨胀机密封气、冷箱充氮、主冷吹扫气、储槽前排液地沟吹除氮气等等。其密封气具体流路见附图1。

但是一旦遭遇到合成氨装置高低压停电以后，液氧泵、液氩泵、氮压机等运转设备还未完全停止，而上述密封气，无论是9公斤密封气，还是5公斤密封气全部被切断，导致空分装置不能在第一时间运转，给生产带来了严重的影响。

技术实现要素：

为了解决合成氨装置高低压停电以后，由于密封气全部被切断，导致空分装置不能在第一时间运转的问题，本发明提供一种空分装置氮气密封气线路改造方法。通过所述方法增加了一条手动紧急供应密封气的途径，能够在合成氨装置高低压停电以后紧急向空分装置供应密封气，保证空分装置在第一时间启动运转。

为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：

参见附图2，一种空分装置氮气密封气线路改造方法，所述方法在原线路中增加一台空温汽化器，所述空温汽化器的入口与所述氮储槽自蒸发器相连接，所述空温汽化器的出口分成两路，分别与所述供给9公斤压力氮气的管网和供给5公斤压力氮气的管网相连接。

所述空温汽化器包括蒸发部与加热部，所述蒸发部由端板管连接并排的导热管构成，所述加热部由用弯管接头串联成一体的导热管组成。所述导热管是将散热片和管材挤压成型，其横截面一般为星型翅片，翅片材质采用铝合金，其安装形式为立式、露天。

在所述空温汽化器中液氮的气化过程是一个以沸腾换热为主的传热传质过程。液氮在翅片管内流动吸热气化，管外传热为自然对流换热，热量由空气通过翅片及管壁传给液氮，当液氮温度达到饱和点时，液体开始沸腾汽化，气相与液相处于平衡；随后气相中各组分所占比例随时间不断变化，并趋近于原料中各组分所占比例。

所述改造线路的工作流程是：在合成氨装置高低压断电时，打开空分单元液氮储槽通往空温汽化器的进口阀以及自增压阀，在装置正常运行时，氮储槽压力平均在4公斤，利用氮储槽的自增压使液氮压力升至5-6公斤，经过空温汽化器气化以后，再经过减压阀减压至9公斤和5公斤分别送往供给9公斤压力氮气的管网和供给5公斤压力氮气的管网，提供给各个装置作为密封气。

本发明的优点和有益效果为：在高低压停电以后，可以在第一时间内手动将所述空温汽化器打开，气化后的氮气并入到作业区密封气管网中，避免了因密封气没有及时提供延误开车时间给企业带来不必要的损失。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为改造前的氮气密封气供应线路示意图。

图中，1是氮压机一段35公斤氮气，2是减压至9公斤的氮气，3是液氧泵密封气，4是液氩泵密封气，5是后备氮泵密封气，6是减压至5公斤的氮气，7是氮压机启动时作为补气气源，8是氮压机密封气，9是膨胀机密封气，10是冷箱充氮，11是蒸汽喷射器吹除氮气，12是主冷吹除氮气，13是液氮储槽，14是后备氮泵。

图2为利用本发明所述方法改造后的氮气密封气供应线路示意图。

图中，1是氮压机一段35公斤氮气，2是减压至9公斤的氮气，3是液氧泵密封气，4是液氩泵密封气，5是后备氮泵密封气，6是减压至5公斤的氮气，7是氮压机启动时作为补气气源，8是氮压机密封气，9是膨胀机密封气，10是冷箱充氮，11是蒸汽喷射器吹除氮气，12是主冷吹除氮气，13是液氮储槽，14是后备氮泵，15是氮储槽自蒸发器，16是空温汽化器，17是供给9公斤密封氮气管网，18是供给5公斤密封氮气管网。

具体实施方式

实施例

参见附图2，一种空分装置氮气密封气线路改造方法，增加一台空温汽化器（16），所述空温汽化器（16）的入口与所述氮储槽自蒸发器（15）相连接，所述空温汽化器（16）的出口分成两路，分别与所述供给9公斤氮气的管网（17）和供给5公斤氮气的管网（18）相连接。

所述空温汽化器（16）包括蒸发部与加热部，所述蒸发部由端板管连接并排的导热管构成，所述加热部由用弯管接头串联成一体的导热管组成。所述导热管是将散热片和管材挤压成型，其横截面一般为星型翅片，翅片材质采用铝合金，其安装形式为立式、露天。

在所述空温汽化器（16）中液氮的气化过程是一个以沸腾换热为主的传热传质过程。液氮在翅片管内流动吸热气化，管外传热为自然对流换热，热量由空气通过翅片及管壁传给液氮，当液氮温度达到饱和点时，液体开始沸腾汽化，气相与液相处于平衡；随后气相中各组分所占比例随时间不断变化，并趋近于原料中各组分所占比例。

所述改造线路的工作流程是：在合成氨装置高低压断电时，打开空分单元液氮储槽（13）通往空温汽化器（16）的进口阀以及自增压阀，在装置正常运行时，氮储槽（13）压力平均在4公斤，利用氮储槽（13）的自增压使液氮压力升至5-6公斤，经过空温汽化器（16）气化以后，再经过减压阀减压至9公斤和5公斤分别送往供给9公斤氮气的管网（17）和供给5公斤氮气的管网（18），提供给各个装置作为密封气。

所述空温汽化器的功能参数如表1所示。

表1 空温汽化器参数

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。