深冷工艺装置和深冷工艺方法与流程

本发明涉及深冷工艺技术领域，具体而言，涉及一种深冷工艺装置和深冷工艺方法。

背景技术：

在氧氮气及惰性气体大型化生产过程中，低温深冷技术起到了重要作用，尤其是在氧氮氩氪等大型化生产过程中广泛应用。在大型化生产氧氮氩的全低压分子筛吸附、增压透平膨胀机制冷、膨胀空气进下塔、采用规整填料上塔、氧气内压缩、全精馏制氩的工艺流程中，在开工过程的深冷冷量过程的能耗(电或蒸汽)非常大，且开工时间长，制约冶金、化工等系统开工进度。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种深冷工艺装置和深冷工艺方法，以解决现有技术中的深冷生产工艺的时间长、能耗大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种深冷工艺装置，包括：精馏系统；冷量系统，冷量系统容纳有用于提供冷量的冷量介质；冷量回路，冷量回路与冷量系统和精馏系统连通，以将冷量介质输送至精馏系统。

进一步地，冷量系统还包括控制阀，控制阀设置在冷量回路上，以控制冷量回路的通断。

进一步地，冷量系统还包括加压泵，加压泵设置在冷量回路上，以为冷量介质的运动提供动力。

进一步地，冷量系统包括用于储存冷量介质的储存件，储存件具有容纳冷量介质的容纳腔。

进一步地，储存件为储液罐或槽车。

进一步地，冷量介质为液氮或液氧。

进一步地，精馏系统包括：精馏塔；过冷器，过冷器与精馏塔连通，冷量回路远离冷量系统的一端与过冷器连通。

进一步地，精馏系统还包括输送回路，输送回路的一端与过冷器连通，输送回路的另一端与外部连通，冷量回路远离冷量系统的一端与输送回路的侧壁连通。

进一步地，精馏系统还包括开关阀，开关阀设置在输送回路上，以控制输送回路的通断，冷量回路与输送回路的连接处位于输送回路上开关阀和过冷器之间的节段。

进一步地，精馏塔包括：上塔；主冷凝蒸发器，主冷凝蒸发器设置在上塔的下方，并与上塔连通；下塔，下塔位于主冷凝蒸发器的下方，并与下塔之间设置有阀门，以控制通断，下塔与过冷器连通。

根据本发明的另一方面，提供了一种深冷工艺方法，采用上述深冷工艺装置，深冷工艺方法包括在深冷工艺的积液阶段通过深冷工艺装置的冷量系统向深冷工艺装置的精馏系统通入冷量介质。

进一步地，深冷工艺方法还包括冷量系统的控制阀和冷量系统的加压泵启动，冷量介质在加压泵的驱动下进入到精馏系统中。

应用本发明的技术方案，通过设置有冷量系统，冷量系统通过冷量回路与精馏系统连通，从而能够在生产的积液阶段将冷量系统内的冷量介质通过冷量回路输送至精馏系统中，从而加速补充了系统冷量，缩短了积液阶段的时间，为深冷工艺开工争取了时间，缩短了冶金、化工等系统开工时间，降低了开工成本，降低了冶金、化工等系统的降耗。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的深冷工艺装置的结构示意图；以及；

图2示出了图1中的p处的放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、精馏系统；11、精馏塔；12、过冷器；13、输送回路；14、开关阀；20、冷量系统；21、控制阀；22、加压泵；23、储存件；30、冷量回路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的深冷生产工艺的时间长、能耗大的问题，本发明提供了一种深冷工艺装置和深冷工艺方法。

如图1和图2所示的一种深冷工艺装置，包括精馏系统10、冷量系统20和冷量回路30，冷量系统20容纳有用于提供冷量的冷量介质；冷量回路30与冷量系统20和精馏系统10连通，以将冷量介质输送至精馏系统10。

本实施例通过设置有冷量系统20，冷量系统20通过冷量回路30与精馏系统10连通，从而能够在生产的积液阶段将冷量系统20内的冷量介质通过冷量回路30输送至精馏系统10中，从而加速补充了系统冷量，缩短了积液阶段的时间，为深冷工艺开工争取了时间，缩短了冶金、化工等系统开工时间，降低了开工成本，降低了冶金、化工等系统的降耗。

在本实施例中，冷量系统20还包括控制阀21，控制阀21设置在冷量回路30上，以控制冷量回路30的通断。开工过程主要分为7个阶段，即压缩系统启动、运行阶段；预冷净化阶段；纯化阶段；精馏系统吹扫阶段；空气及精馏系统降温阶段；积液阶段；调整出产品阶段。冷量介质的通入仅需要在积液阶段进行，因而，在其他阶段时，可以关闭控制阀21，当积液阶段时在打开控制阀21，向精馏系统10中通入冷量介质进行冷量。

在本实施例中，冷量系统20还包括加压泵22和用于储存冷量介质的储存件23，加压泵22设置在冷量回路30上，以为冷量介质的运动提供动力，储存件23具有容纳冷量介质的容纳腔，储存件23可以为储液罐或槽车或者其他能够储存冷量介质的设备，并且压力泵位于冷量回路30上控制阀21与储存件23之间的节段上，从而使得加压泵22能够驱动冷量介质输送至精馏系统10中。

优选地，冷量介质为液氮或液氧，相应地，储存件23为能够储存液氮或液氧的容器。液氮或液氧的冷量性能较好，能够保证精馏系统10的冷量需求。

在本实施例中，精馏系统10包括精馏塔11和过冷器12，过冷器12与精馏塔11连通，冷量回路30远离冷量系统20的一端与过冷器12连通。

具体地，深冷工艺装置由空气过滤器、空气压缩机、汽轮机、空冷塔、水冷塔、分子筛、空气增压机、液氧泵、精馏塔11、过冷器12、透平膨胀机、规整填料、冷凝器、蒸发器、粗氩塔、精氩塔等组成。深冷工艺装置根据原料空气中各组分沸点不同，经上述部件加压、预冷、纯化，并利用大部分由透平膨胀机提供的冷量使之液化再进行精馏从而获得所需的氧、氮、氩等各种产品。其中，积液阶段与精馏系统10相关的工艺流程为：精馏系统10达到空气在系统压力下的液化温度，开始进一步冷却，空气开始液化，主冷出现液体，稳定空气压缩系统，调整稳定透平膨胀机系统，向精馏系统10中通入液氮或液氧，为精馏系统10提供冷量，使得膨胀机的出口温度尽可能保持较低，确保冷量满足系统需求，上塔、主冷积液、下塔积液。

可选地，精馏系统10还包括输送回路13，输送回路13的一端与过冷器12连通，输送回路13的另一端为自由端，以与外部连通，冷量回路30远离冷量系统20的一端与输送回路13的侧壁连通，从而使得冷量介质由储存件23依次经过冷量回路30、输送回路13、过冷器12进入到精馏塔11内，提供冷量。

进一步可选地，精馏系统10还包括开关阀14，开关阀14设置在输送回路13上，以控制输送回路13的通断，冷量回路30与输送回路13的连接处位于输送回路13上开关阀14和过冷器12之间的节段。

在本实施例中，精馏塔11包括上塔、主冷凝蒸发器和下塔三部分，主冷凝蒸发器设置在上塔的下方，并与上塔连通；下塔位于主冷凝蒸发器的下方，并与下塔之间设置有阀门，以控制通断，下塔与过冷器12连通。

本实施例还提供了一种深冷工艺方法，采用上述深冷工艺装置，深冷工艺方法包括在深冷工艺的积液阶段通过深冷工艺装置的冷量系统20向深冷工艺装置的精馏系统10通入冷量介质。在通入冷量介质时，控制冷量系统20的控制阀21和冷量系统20的加压泵22启动，冷量介质在加压泵22的驱动下进入到精馏系统10中，实现对系统冷量的补充。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的深冷生产工艺的时间长、能耗大的问题；

2、缩短深冷工艺冷却时间，缩短氧氮生产时间；

3、缩短冶金、化工等系统开工时间，系统开工降本增效；

4、提高了冶金、化工等系统单位产品效能；

5、降低了冶金、化工等系统开工冷却水消耗、蒸汽消耗、装置运行成本。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。