氧氣汽化方法和系統技術方案

一種用于產生氧氣產物流的方法和系統，其中來自壓縮空氣流的顯熱與主換熱器中的汽化的泵送液態氧流進行間接交換，并且潛熱在與所述主換熱器相連的輔助換熱器中進行交換。潛熱交換產生過冷液態空氣并使得所述泵送液體汽化，所述過冷液態空氣被供給到空氣分離裝置的低壓塔中。所述過冷液態空氣的部分可以比所述過冷液態空氣的其余部分更高的溫度從所述輔助換熱器排出。所述過冷液態空氣的全部或部分可進一步在所述主換熱器中冷卻。因此，產生低溫、過冷的液態空氣，其使得氧氣回收率以及氬氣回收率（如果存在氬氣塔）增加。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于低溫空分裝置中的氧氣汽化方法和系統，其中從低壓塔排出的富氧液流經泵送，然后通過與壓縮空氣流間接換熱而汽化，從而導致所述空氣流液化。更具體地講，本專利技術涉及這樣的方法和系統，其中在輔助換熱器中在空氣流和泵送的富氧液體之間進行潛熱交換。專利技術技術 在采用低溫精餾方法將空氣分離成其各組成部分的空氣分離裝置中產生氧氣。在這種裝置中，空氣經壓縮、純化并在主換熱器內冷卻至適于在蒸餾塔中對其精餾的溫度。通常，此類裝置利用具有高壓蒸餾塔和低壓蒸餾塔(這樣命名是在于高壓塔相比低壓塔在更高的壓力下操作)的空氣分離裝置。經壓縮、純化和冷卻的空氣被引入高壓塔，產生粗液態氧塔底產物(也稱為釜液)。粗液態氧塔底產物在低壓塔中經進一步精煉，形成富氧液態塔底產物。氧氣產物可以液體從此類液態塔底產物中取出。在常見類型的空氣分離裝置中，高壓塔和低壓塔通過位于低壓塔底部的冷凝器鍋爐熱連接。富氮蒸汽流從高壓塔的頂部排出并在冷凝器鍋爐中冷凝，所述冷凝器鍋爐緊靠從低壓塔的底部中收集的富氧液體的汽化部分。冷凝的富氮蒸汽用于對高壓塔和低壓塔進行回流，并且可部分取出作為產物。同樣，通常，作為低壓塔的塔頂餾出物產生的富氮蒸汽、低壓塔的富氧液態塔底產物流和從低壓塔的頂部區域下方排出的不純氮氣流全部被引入主換熱器，以冷卻空氣并使富氧液體汽化，并且得到氧氣產物。如果需要處于一定壓力下的氧氣產物，則將低壓塔中產生的富氧液體泵送，然后在主換熱器中通過與部分空氣間接換熱而汽化，所述空氣已被壓縮至足夠高的壓力以用于此類目的。泵送液體的汽化導致壓縮空氣發生液化，從而產生過冷液態空氣流。已膨脹到低壓塔的適當壓力的液態空氣流被引入低壓塔。此料流的部分還可適當膨脹，然后被引入高壓塔。將液態空氣引入蒸餾塔，特別是低壓塔具有提高氧氣以及氬氣(當氬氣塔與低壓塔連接以產生氬氣產物時)回收率的作用。完全在主換熱器內進行泵送富氧液體汽化和空氣液化的問題是在傳遞潛熱以使富氧液體汽化以及使空氣液化的過程中主換熱器占據了相當長的長度。這導致主換熱器的制造成本較高。同時，由于主換熱器內的所有通道均可能由于此類目的而變長，因此主換熱器的壓力損耗會增加，從而增加了壓縮空氣的電力成本。為了克服這些問題，已知的是采用輔助換熱器，其中所有潛熱傳遞均在泵送富氧液體與壓縮空氣之間發生。另外，在空氣液化之后和富氧液體汽化之前，輔助換熱器內還可發生液體顯熱傳遞。在富氧液體汽化后，所得蒸汽通過與進入主換熱器的熱端的壓縮空氣的顯熱間接換熱而進一步升溫至環境溫度。雖然結合輔助換熱器的此種布置使得換熱器較短，但考慮到液態氧汽化中必須消耗的空氣的量和可從富氧液體傳遞至輔助換熱器內液態空氣的顯熱的量，液態空氣的過冷程度非常有限。遺憾的是，考慮到液態空氣進入低壓塔時越冷，氧氣和氬氣向下驅往塔的程度就越高，液態空氣的過冷程度將對氧氣和潛在的氬氣回收(如果存在)產生影響。如將進行論述的，本專利技術提供用于將泵送的液態氧流汽化的方法和系統，其以這樣的方式利用輔助換熱器，其中以低于使用現有技術的輔助換熱器布置的可能溫度的溫度將液態空氣弓I入低壓塔以及高壓塔。
技術實現思路
在一個方面以及在一個具體實施方案中，本專利技術提供了 一種在低溫空氣分離裝置中將泵送氧氣流汽化以形成富氧蒸汽產物流的方法。根據此方法，將顯熱從低溫空氣分離裝置料流內形成的壓縮空氣流間接交換至已汽化后的泵送氧氣流，使得壓縮空氣流部分冷卻，并且使泵送氧氣流充分升溫以形成富氧蒸汽產物流。將潛熱從已冷卻后的壓縮空氣流間接交換至泵送氧氣流，使得泵送氧氣流汽化并使壓縮空氣流液化，從而產生液態空氣流。顯熱的至少部分在主換熱器內交換，使得富氧蒸汽產物流從其熱端排出。就這一點而言，將主換熱器用于低溫空氣分離裝置中，以將空氣冷卻到適于在蒸餾塔系統中對其蒸餾的溫度，所述蒸餾塔系統產生富氧液體，該富氧液體反過來經泵送而形成泵送氧氣流。潛熱的至少部分在與主換熱器在其中間位置連接的輔助換熱器中進行交換。液態空氣流在輔助換熱器中時分流成第一副流和第二副流。將第一副流從輔助換熱器排出，使得第一副流過冷并從而形成第一過冷流，并且使第二副流進一步過冷并作為第二過冷液態空氣流從輔助換熱器的另一端排出。將第一過冷液態空氣流和第二過冷液態空氣流引入蒸餾塔系統中。將第一過冷液態空氣流從輔助換熱器中除去可使得第二過冷液態空氣流進一步過冷，從而導致此類第二過冷液態空氣流以比結合輔助換熱器的現有技術換熱布置的可能溫度更低的溫度從主換熱器的冷端排出。較冷料流將具有提高氧氣回收率并且還可能提高氬氣回收率(如果要回收氬氣)的作用。第一過冷液態空氣流可進一步在從主換熱器的冷端延伸的另一組換熱通道中冷卻。在被引入蒸餾塔系統之前，第一過冷液態空氣流從主換熱器的冷端排出。蒸餾塔系統可具有低壓塔和與低壓塔以熱傳遞關系可操作地相連的高壓塔，在所述低壓塔中富氧液體作為塔底產物產生。第一過冷液態空氣流的至少部分被引入高壓塔，第二過冷液態空氣流的至少部分被引入低壓塔。在本專利技術方法的另一具體實施方案中，將顯熱從低溫空氣分離裝置內形成的壓縮空氣流間接交換至已汽化后的泵送氧氣流，使得壓縮空氣流部分冷卻，并且泵送氧氣流升溫以形成富氧蒸汽產物流。將潛熱從已冷卻后的壓縮空氣流間接交換至泵送氧氣流，使得泵送氧氣流汽化并使壓縮空氣流液化。將另外的潛熱從已液化后的壓縮空氣流間接交換至泵送氧氣流，使得壓縮空氣流內的泵送氧氣流過冷并且由液態空氣形成過冷液態空氣流。在此類實施方案中，顯熱的至少部分和該另外的顯熱的至少部分在主換熱器中進行交換，所述主換熱器被構造來使得富氧蒸汽產物流從其熱端排出，過冷液態空氣流從主換熱器的與熱端相對設置的冷端排出。潛熱的至少部分在與主換熱器在其中間位置連接的輔助換熱器中進行交換。過冷液態空氣流被引入蒸餾塔系統。就這一點而言，過冷液態空氣流的至少部分可被引入蒸餾塔系統的至少低壓塔中，所述蒸餾塔系統也具有高壓塔。由于另外的顯熱是從主換熱器內的液態氧及其它空氣流傳遞至液態空氣流，因此所得液態空氣流以比使得此類顯熱僅在輔助換熱器內傳遞的溫度更低的溫度從主換熱器的冷端排出 在另一個方面，本專利技術提供在低溫空氣分離裝置中的換熱系統，用于將泵送氧氣流汽化并從而形成富氧蒸汽產物流。所提供的主換熱器具有設置在其內部并從其熱端延伸的第一組換熱通道。這些換熱通道被構造來將熱量從低溫空氣分離裝置內形成的壓縮空氣流間接交換至已至少部分汽化后的泵送氧氣流，使得壓縮空氣流部分冷卻，使泵送氧氣流充分升溫以形成富氧蒸汽產物流，并且將該富氧蒸汽產物流從主換熱器的熱端排出。將主換熱器整合在低溫空氣分離裝置內，以將空氣冷卻到適于在蒸餾塔系統內對其精餾的溫度，所述蒸餾塔系統產生富氧液體，該富氧液體反過來經泵送，從而產生泵送氧氣流。所提供的輔助換熱器在一端具有第二組換熱通道，第二組換熱通道與第一組換熱通道流動連通，并且被構造來使得潛熱從已在第一組換熱通道中冷卻后的壓縮空氣流間接交換至泵送氧氣流。因此，泵送氧氣流被至少部分汽化并引入第一組換熱通道，并且壓縮空氣流被液化，從而產生液態空氣流。第二組換熱通道被構造來使得液態空氣流在輔助換熱器內時分流成第一副流和第二副流，第一副流從輔助換熱器排出，使得第一副流過冷并從而形成第一過冷液態空氣流，并且使第二副流進本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2009.10.13 US 12/577,7661.一種在低溫空氣分離裝置中將泵送氧氣流汽化以形成富氧蒸汽產物流的方法，所述方法包括 將顯熱從所述低溫空氣分離裝置料流內形成的壓縮空氣流間接交換至已汽化后的泵送氧氣流，使得所述壓縮空氣流部分冷卻，并且使所述泵送氧氣流充分升溫以形成所述富氧蒸汽產物流； 將潛熱從已冷卻后的壓縮空氣流間接交換至所述泵送氧氣流，使得所述泵送氧氣流汽化并使所述壓縮空氣流液化而產生液態空氣流； 所述顯熱的至少部分在主換熱器內交換，使得所述富氧蒸汽產物流從所述主換熱器的熱端排出； 將所述主換熱器用于所述低溫空氣分離裝置中，以將空氣冷卻到適于在蒸餾塔系統中對其蒸餾的溫度，所述蒸餾塔系統產生富氧液體，所述富氧液體反過來經泵送而形成所述泵送氧氣流； 所述潛熱的至少部分在與所述主換熱器在其中間位置連接的輔助換熱器中進行交換； 使所述液態空氣流在所述輔助換熱器中時分流成第一副流和第二副流； 將所述第一副流從所述輔助換熱器排出，使得所述第一副流過冷并從而形成第一過冷液態空氣流，并且使所述第二副流進一步過冷并作為第二過冷液態空氣流從所述輔助換熱器的另一端排出；以及 將所述第一過冷液態空氣流和所述第二過冷液態空氣流引入所述蒸餾塔系統中。2.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一過冷液態空氣流在從所述主換熱器的冷端延伸的另一組換熱通道中進一步冷卻，并在引入所述蒸餾塔系統之前從所述主換熱器的冷端排出。3.根據權利要求1所述的方法，其中 所述蒸餾塔系統具有低壓塔和與所述低壓塔以熱傳遞關系可操作地相連的高壓塔，在所述低壓塔中所述富氧液體作為塔底產物產生； 所述第二過冷液態空氣流的至少部分被引入所述低壓塔；并且 所述第一過冷液態空氣流的至少部分被引入所述高壓塔。4.根據權利要求2所述的方法，其中 所述蒸餾塔系統具有低壓塔和與所述低壓塔以熱傳遞關系可操作地相連的高壓塔，在所述低壓塔中所述富氧液體作為塔底產物產生； 所述第二過冷液態空氣流的至少部分被引入所述低壓塔；并且 所述第一過冷液態空氣流的至少部分被引入所述高壓塔。5.一種在低溫空氣分離裝置中將泵送氧氣流汽化以形成富氧蒸汽產物流的方法，所述方法包括 將顯熱從所述低溫空氣分離裝置內形成的壓縮空氣流間接交換至已汽化后的泵送氧氣流，使得所述壓縮空氣流部分冷卻，并且使所述泵送氧氣流升溫以形成所述富氧蒸汽產物流； 將潛熱從已冷卻后的壓縮空氣流間接交換至所述泵送氧氣流，使得所述泵送氧氣流汽化并使所述壓縮空氣流液化； 將另外的顯熱從已液化后的壓縮空氣流間接交換至所述泵送氧氣流，使得所述壓縮空氣流內的液態空氣過冷并且由所述液態空氣形成過冷液態空氣流； 所述顯熱的至少部分和所述另外的顯熱的至少部分在主換熱器中進行交換，所述主換熱器被構造來使得所述富氧蒸汽產物流從其熱端排出，并且使得所述過冷液態空氣流從所述主換熱器的與所述熱端相對設置的冷端排出； 將所述主換熱器用于所述低溫空氣分離裝置中，以將空氣冷卻到適于在蒸餾塔系統中對其蒸餾的溫度，所述蒸餾塔系統產生富氧液體，所述富氧液體反過來經泵送形成所述泵送氧氣流； 所述潛熱的至少部分在與所述主換熱器在其中間位置連接的輔助換熱器中進行交換；以及 將所述過冷液態空氣流引入所述蒸餾塔系統。6.根據權利要求5所述的方法，其中 所述蒸餾塔系統具有低壓塔，在所述低壓塔中所述富氧液體作為塔底產物產生；且 所述過冷液態空氣流的至少部分被引入至少所述低壓塔。7.—種在低溫空氣分離裝置中的將泵送氧氣流汽化并從而形成富氧蒸汽產物流的換熱系統，所述換熱系統包括 具有第一組換熱通道的主換熱器，所述第一組換熱通道位于所述主換熱器內并且從所述主換熱器的熱端延伸，并且被構造來將熱量從所述低溫空氣分離裝置內形成的壓縮空氣流間接交換至已至少部分汽化后的泵送氧氣流，使得所述壓縮空氣流部分冷卻，使所述泵送氧氣流充分升溫以形成所述富氧蒸汽產物流，并且將所述富氧蒸汽產物流從所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RE魯克斯，
申請(專利權)人：普萊克斯技術有限公司，
類型：
國別省市：