在低温空气分离装置(asu)中,在asu有限时间地停机的情况下,可能需要备用系统供应气体产品,例如氧气、氮气或氩气。备用系统通常包含低温液体储存器和液体蒸发系统。
取决于大气条件、生产能力等,可使用不同的蒸发系统(例如具有传热流体如蒸汽或水的交换器、由蒸汽加热的池形式的蒸发器、常压蒸发器等)。
常压蒸发系统构成经济选项并且提供使用“自由”热,同时它处于使用中的优点。然而,它的主要缺点是由于空气中水分的存在,蒸发器外表面上结冰而具有有限的使用时间。
如果空气温度是足够热的,例如0℃以上,则常压蒸发器的除冰可自然地进行。然而,如果环境温度可能长时间(例如几星期或者甚至几个月)保持为冷的,则安装用于将蒸发器除冰的加热系统可能证明是必需的。
常规除冰方法在于安装在线专用再加热器(通常为电再加热器)或者在蒸发器外部但在密闭外壳内安装电再加热器,并结合强制通风。这些除冰装置存在明显的成本费用,并且在用于氧气蒸发器的在线电再加热器的情况下,还存在高温氧气着火的潜在风险。
在本发明中,我们提出更加经济且更容易执行的解决方法,其不要求任何专用再加热器装置。
根据本发明的一个目的,提供将常压蒸发器再加热,甚至除冰的方法,其中:
i)在正常操作中,通过在常压蒸发器中与环境空气热交换而将源自来源的具有氧气、氮气或氩气作为其主要组分的低温液体蒸发,且其中:
ii)在再加热阶段中,为将蒸发器再加热,甚至除冰,不再将低温液体从来源送入常压蒸发器中,而是将在至少0℃,优选至少20℃的温度下的气体送入其中,该气体源自低温蒸馏空气分离装置,该气体为:
a)由空气分离装置的空气供应取出的除去水和二氧化碳的空气流,或者
b)在换热器中通过意欲用于蒸馏的空气再加热的源自空气分离装置的塔的气体。
根据本发明的其它任选方面,
-气体具有与低温液体相同的主要组分。
-气体在至少0℃的温度下且低温液体包含至少70摩尔%氧气,甚至至少90摩尔%氧气。
-气体在至少0℃的温度下且低温液体包含至少85摩尔%氮气,甚至至少90摩尔%氮气。
-气体在至少0℃的温度下且低温液体包含至少85摩尔%氩气,甚至至少90摩尔%氩气。
-根据变化方案b),源自装置的塔的气体分成两部分,第一部分送入常压蒸发器中,第二部分膨胀但不送入常压蒸发器中,膨胀的第二部分在常压蒸发器下游与第一部分混合。
-根据变化方案ii),源自塔的气体在常压蒸发器上游加压。
-低温液体源自空气分离装置。
-在再加热阶段中送入蒸发器中的源自空气分离装置的气体在至少50℃的温度下。
-在再加热期间,大气温度为不大于0℃。
-优选,在再加热阶段中不使用电装置加热蒸发器。
该方法可以使得在有限的时间内操作用于供应气体的大气蒸发器来处理asu的故障。
在一些情况下,气体在空气分离装置的程序停机期间供应。
在其它情况下,当环境温度为0以下时,常压蒸发器被冰覆盖并且不能使用直至环境温度充分升高。在这种情况下,必须找到将蒸发器除冰的方法。
常压蒸发器的设计和尺寸必须确保在冰大块形成以前预定时间地供应气体。
下面参考图更详细地描述本方法。
图1显示通过使用源自空气分离装置的空气而将常压蒸发器再加热的方法。
图2显示蒸发器的再加热用通过在空气分离装置asu中蒸馏而制备的气体进行的方法。
在正常操作中,具有氧气、氮气或氩气作为其主要组分的低温液体1从储存器s中取出。将液体通过阀v1由管5送入蒸发器v中。液体在蒸发器中通过与空气热交换而蒸发并将形成的气体通过阀v3送入管11中,借助管11供应给客户。
在蒸发器被冰覆盖的情况下,需要将蒸发器v加热,为此,停止液体1向蒸发器的输送。
在正常操作中,将空气送入空气分离装置asu中,其中将它在提纯装置中除去水和二氧化碳。在提纯装置的出口处,将它冷却并送入蒸馏塔中以待分离。
当必须将蒸发器v再加热时,在提纯装置的出口处,空气分成两部分。第一部分冷却并送入蒸馏塔中以待分离。第二部分3在再加热器r如电再加热器或蒸汽再加热器中加热至至少0℃,可能加热至至少20℃,优选加热至至少50℃。
在蒸发器v中循环以将它再加热以后,该空气通过阀v3、v5和管9送入大气中。
该解决方法的主要缺点是需要在除冰操作以后恢复蒸发器v的内容物。
根据图2的方法,蒸发器的再加热用通过在空气分离装置asu中蒸馏而制备,优选具有与低温液体相同的主要组分的气体进行。
在正常操作中,具有氧气、氮气或氩气作为其主要组分的低温液体1从储存器s中取出。将液体通过阀v1由管5送入蒸发器v中。液体在蒸发器中通过与空气热交换而蒸发并将形成的气体通过阀v3送入管11中,借助管11供应给客户。
在蒸发器被冰覆盖的情况下,需要将蒸发器v加热,为此,停止液体1向蒸发器的输送。
在正常操作中,将空气送入空气分离装置asu中,其中将它在提纯装置中除去水和二氧化碳。在提纯装置的出口处,将它冷却并送入蒸馏塔中以待分离形成具有氧气、氮气或氩气作为其主要组分的气体2。该气体以气体形式从蒸馏塔中输出并在换热器中再加热,在那里,空气供应被冷却或者以液体形式从蒸馏塔中输出,并且在换热器中蒸发并再加热,在那里,空气供应被冷却。这样,它在多数情况下在0℃的最小温度下。
当必须将蒸发器v再加热时,在提纯装置的出口处,至少一部分气体3送入蒸发器中以将它再加热,优选将它除冰,可能是在再加热器(未阐述)中再加热以后。如果气体3和液体1的主要组分是相同的,则气体3可通过管11送给客户。否则,它可被弃于大气中。
在图2所述的特定情况下,气体2分成两部分3、13。在至少0℃下,可能在至少20℃下,优选在至少50℃下的第一部分被输送以再加热蒸发器v。如果需要的话,可将气体3在蒸发器v上游再加热。第二部分气体13在阀v2中膨胀并在阀v3下游与用于将v再加热的气体3混合。因此,两部分3、13通过管11送给客户。
可将阀v4关闭以经由管15将用于再加热的气体送入空气中。在这种情况下,可将蒸发器v再加热,甚至除冰,并且将再加热气体,甚至除冰气体排到大气中,同时将一部分产物13送给客户。
当进行除冰时,恢复该方法的正常操作。
该解决方法的主要优点是:
-在除冰阶段期间产物不损失,
-内容物的恢复不是必需的,不像上文呈现的图1的解决方法。
主要缺点是需要提高产生的气体的压力以补偿蒸发器的压头损失。当气体在低压下制备,例如为源自双塔的低压塔的氮气时,这可能证明是困难的。在这种情况下,应当优先图1的解决方法。
在两个图的情况下,储存器s可由或者不由空气分离装置asu供应。
除再加热器外,可使用再加热气体3。