一种利用夜间廉价电力的液体空分装置及生产方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用夜间廉价电力的液体空分装置及生产方法，属于气体深冷液化领域，本发明专利技术将全液体空分装置分为恒定运行空分系统、变负荷或间断运行液化系统及低温贮液系统三个独立系统，向变负荷或间断运行液化系统提供污氮气并液化为低温液体，储存在低温贮液系统中；低温贮液系统用于向下塔提供低温液体。本发明专利技术提供一种利用夜间廉价电力的液体空分装置及生产方法，循环利用回收上塔排出的废氮气，且在波谷电价及平价电时段满负荷大量生产液氮，高峰及尖峰时段减负荷或停运的方式，达到利用夜间廉价电力降低液体空分装置生产电费的目的。

A liquid air separation unit utilizing cheap electricity at night and its production method

【技术实现步骤摘要】
一种利用夜间廉价电力的液体空分装置及生产方法
本专利技术属于气体深冷液化领域，具体地说涉及一种利用夜间廉价电力的液体空分装置及生产方法。
技术介绍
将气体进行深冷液化得到的液体产品(液氧、液氮、液氩、液氢和LNG等)的体积小，便于贮存及运输、辐射区域广，同时液氢、LNG等作为汽车燃料时行驶里程更长。因此，生产液体产品的液化装置在工业上具有非常重要的作用，特别是生产主要工业气体的液氧、液氮、液氩的全液体空分有广泛的市场前景。全液体空分装置的主要生产成本就是电费，而随着深冷液化技术的进步，降低电耗的潜力越来越小。因此全液体空分的生产成本居高不下。在波谷电价及平价电时段满负荷大量生产液氮，高峰及尖峰时段减负荷或停运的方式，即可达到利用夜间廉价电力降低液体空分装置生产电费的目的。现有的利用夜间电力空分技术制取纯液氮送入空分系统上塔，低温贮液系统与产品液氮贮存共用，该方式存在制取纯液氮将带来纯氮气经氮压机压缩后易被污染因而会影响产品液氮纯度的问题；此外上塔压力较低相应制取并输送到上塔的液氮温度较低，氮气液化系统能耗高且不宜采用能耗更低的等焓膨胀液化流程；液氮产品从蓄冷用的液氮罐产出，产品液氮充装槽车时压力波动容易影响空分系统稳定运行。本专利技术采取了不适合间断运行或负荷调节能力较差的含有精馏塔的空分系统连续稳定运行，而耗电量较大的液化系统变负荷或间断运行的技术方案，既保证了系统的稳定性和易操作性，同时又利用夜间廉价电力节省了电费。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种利用夜间廉价电力的液体空分装置及生产方法，拟解决现有空分装置生产成本高的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，包括恒定运行空分系统、变负荷或间断运行液化系统和低温贮液系统；所述恒定运行空分系统包括下塔、上塔、主冷凝蒸发器、液氮分离器、节流阀一和节流阀三；所述下塔从上到下至少包括氮气出口、第一回流液进口、低温液体进口、压缩冷却净化空气进口和富氧液空出口；所述主冷凝蒸发器设于上塔底部，包括氮气进口和液氮出口；所述上塔从上到下至少包括污氮气出口、液氮进口、富氧液空进口和液氧出口；所述低温贮液系统用于向低温液体进口提供低温液体；所述富氧液空出口、节流阀三和富氧液空进口通过管路依次连通；所述氮气出口通过管路与氮气进口连通；所述液氮出口通过管路分别与第一回流液进口和节流阀一连通；所述节流阀一通过管路与液氮分离器连通；所述液氮分离器分出三个支路，分别通向液氮进口、污氮气出口和液氮产品输出端；所述污氮气出口一部分排出污氮气，另一部分可通向变负荷或间断运行液化系统；所述变负荷或间断运行液化系统用于将污氮气和/或净化空气液化为低温液体，储存在低温贮液系统中。由上述结构可知，恒定运行空分系统用于生产液氮和液氧，还排放出污氮气，污氮气可供给变负荷或间断运行液化系统生产低温液体，循环利用排出的废气；所述低温贮液系统用于向低温液体进口提供低温液体；低温液体进口在下塔中部，所述下塔从上到下至少包括氮气出口、第一回流液进口、低温液体进口、压缩冷却净化空气进口和富氧液空出口；所述液氮分离器分出三个支路，分别通向液氮进口、污氮气出口和液氮产品输出端，液氮分离器在上塔的上部，依靠其高度产品液氮可自流到产品液氮贮罐中；污氮气出口位于上塔最高处，排出的污氮气被送入变负荷或间断运行液化系统及空气纯化器。进一步的，所述下塔还包括低温液体第二进口；所述低温液体第二进口高度位于低温液体进口和压缩冷却净化空气进口之间；所述低温贮液系统可选择地向低温液体进口或低温液体第二进口提供低温液体。由上述结构可知，当低温液体为液空时，通过低温液体第二进口进入下塔；由于液空中含氧量较高，所以选择比低温液体进口低些的位置。进一步的，所述变负荷或间断运行液化系统包括气体压缩机组、气体压缩机组出口通道、液化换热器、节流阀二、混合制冷剂压缩机组、混合制冷剂压缩机组出口通道、混合制冷剂压缩机组进口通道和第一冷剂节流阀；所述气体压缩机组进口可接收污氮气和/或净化空气，出口则通过气体压缩机组出口通道与节流阀二连通；所述节流阀二通向低温贮液系统；所述混合制冷剂压缩机组、混合制冷剂压缩机组出口通道、第一冷剂节流阀和混合制冷剂压缩机组进口通道形成闭环；所述液化换热器设有气体压缩机组出口通道的换热通道、混合制冷剂压缩机组出口通道的换热通道和混合制冷剂压缩机组进口通道的换热通道，用于热交换。所述的混合制冷剂为氮气、甲烷、乙烯、丙烷、异丁烷、异戊烷中的一种或多种混合，所述的液化温度为-165℃～-180℃。进一步的，所述变负荷或间断运行液化系统还包括预冷换热器、预冷机组、预冷机组出口通道、预冷机组进口通道和第二冷剂节流阀；所述预冷机组、预冷机组出口通道、第二冷剂节流阀和预冷机组进口通道形成闭环；所述预冷换热器设有气体压缩机组出口通道的换热通道、混合制冷剂压缩机组出口通道的换热通道和预冷机组进口通道的换热通道，用于热交换；所述预冷换热器位置设于液化换热器之前。所述的预冷机组可以是纯工质预冷机组、混合工质预冷机组或吸收式冷水机组。预冷机组预冷温度为15～-90℃。进一步的，所述低温贮液系统包括储罐；所述储罐从上到下至少包括出气口、进液口和出液口；所述进液口通过管路与节流阀二连通；所述出液口用于向下塔提供低温液体；所述出气口上设有低温出气管；所述低温出气管依次连接液化换热器、预冷换热器后通向气体压缩机组进口。所述的储罐工作压力为0.55MPa表压～1.2MPa表压。进一步的，所述变负荷或间断运行液化系统包括气体压缩机组、第一管路、循环气体压缩机组、第二管路、中温增压-膨胀机组、低温增压-膨胀机组、第三管路、第一液化换热器、第二液化换热器、第三液化换热器、第四管路、第五管路、第六管路、第七管路和节流阀二；所述低温贮液系统包括储罐；所述储罐从上到下至少包括出气口、进液口和出液口；所述进液口通过管路与节流阀二连通；所述出液口用于向下塔提供低温液体；所述出气口上设有低温出气管；所述低温出气管依次连接第三液化换热器、第二液化换热器、第一液化换热器后通向第一管路；所述气体压缩机组进口可接收污氮气和/或净化空气；所述气体压缩机组、第一管路、循环气体压缩机组、第二管路、中温增压-膨胀机组的增压端、低温增压-膨胀机组的增压端、第三管路和节流阀二依次连通；所述第三管路依次连接第一液化换热器、第二液化换热器和第三液化换热器；所述第二管路上分出第四管路，所述第四管路连接第一液化换热器至中温增压-膨胀机组的膨胀端进口；所述中温增压-膨胀机组的膨胀端出口通过第五管路通向位于第一液化换热器和第二液化换热器之间的低温出气管；所述位于第二液化换热器和第三液化换热器之间的第三管路分出第六管路通向低温增压-膨胀机组的膨胀端进口；所述低温增压-膨胀机组的膨胀端出口通过第七管路通向位于至第三液化换热器的低温出气管。进一步的，所述恒定运行空分系统还包括原料空气压缩机组、空气预冷器、空气纯化器、主换热器和空气纯化器出口通道；所述原料空气压缩机组、空气预冷器、空气纯化器和空气纯化器出口通道依次连通，空气纯化器出口通道连至压缩冷却净化空气进口；所述污氮气出口通过污氮气出口通道连至气体压缩机组进口；所述主换热器设有空气纯化器出口通道的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：包括恒定运行空分系统(I)、变负荷或间断运行液化系统(II)和低温贮液系统(III)；所述恒定运行空分系统(I)包括下塔(1)、上塔(2)、主冷凝蒸发器(21)、液氮分离器(28)、节流阀一(16)和节流阀三(17)；所述下塔(1)从上到下至少包括氮气出口(11)、第一回流液进口(12)、低温液体进口(13)、压缩冷却净化空气进口(14)和富氧液空出口(15)；所述主冷凝蒸发器(21)设于上塔(2)底部，包括氮气进口(22)和液氮出口(23)；所述上塔(2)从上到下至少包括污氮气出口(24)、液氮进口(25)、富氧液空进口(26)和液氧出口(27)；所述低温贮液系统(III)用于向低温液体进口(13)提供低温液体；所述富氧液空出口(15)、节流阀三(17)和富氧液空进口(26)通过管路依次连通；所述氮气出口(11)通过管路与氮气进口(22)连通；所述液氮出口(23)通过管路分别与第一回流液进口(12)和节流阀一(16)连通；所述节流阀一(16)通过管路与液氮分离器(28)连通；所述液氮分离器(28)分出三个支路，分别通向液氮进口(25)、污氮气出口(24)和液氮产品输出端；所述污氮气出口(24)一部分排出污氮气，另一部分可通向变负荷或间断运行液化系统(II)；所述变负荷或间断运行液化系统(II)用于将污氮气和/或净化空气液化为低温液体，储存在低温贮液系统(III)中。...

【技术特征摘要】
1.一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：包括恒定运行空分系统(I)、变负荷或间断运行液化系统(II)和低温贮液系统(III)；所述恒定运行空分系统(I)包括下塔(1)、上塔(2)、主冷凝蒸发器(21)、液氮分离器(28)、节流阀一(16)和节流阀三(17)；所述下塔(1)从上到下至少包括氮气出口(11)、第一回流液进口(12)、低温液体进口(13)、压缩冷却净化空气进口(14)和富氧液空出口(15)；所述主冷凝蒸发器(21)设于上塔(2)底部，包括氮气进口(22)和液氮出口(23)；所述上塔(2)从上到下至少包括污氮气出口(24)、液氮进口(25)、富氧液空进口(26)和液氧出口(27)；所述低温贮液系统(III)用于向低温液体进口(13)提供低温液体；所述富氧液空出口(15)、节流阀三(17)和富氧液空进口(26)通过管路依次连通；所述氮气出口(11)通过管路与氮气进口(22)连通；所述液氮出口(23)通过管路分别与第一回流液进口(12)和节流阀一(16)连通；所述节流阀一(16)通过管路与液氮分离器(28)连通；所述液氮分离器(28)分出三个支路，分别通向液氮进口(25)、污氮气出口(24)和液氮产品输出端；所述污氮气出口(24)一部分排出污氮气，另一部分可通向变负荷或间断运行液化系统(II)；所述变负荷或间断运行液化系统(II)用于将污氮气和/或净化空气液化为低温液体，储存在低温贮液系统(III)中。2.根据权利要求1所述的一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：所述下塔(1)还包括低温液体第二进口(18)；所述低温液体第二进口(18)高度位于低温液体进口(13)和压缩冷却净化空气进口(14)之间；所述低温贮液系统(III)可选择地向低温液体进口(13)或低温液体第二进口(18)提供低温液体。3.根据权利要求1所述的一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：所述变负荷或间断运行液化系统(II)包括气体压缩机组(31)、气体压缩机组出口通道(32)、液化换热器(33)、节流阀二(34)、混合制冷剂压缩机组(35)、混合制冷剂压缩机组出口通道(36)、混合制冷剂压缩机组进口通道(37)和第一冷剂节流阀(38)；所述气体压缩机组(31)进口可接收污氮气和/或净化空气，出口则通过气体压缩机组出口通道(32)与节流阀二(34)连通；所述节流阀二(34)通向低温贮液系统(III)；所述混合制冷剂压缩机组(35)、混合制冷剂压缩机组出口通道(36)、第一冷剂节流阀(38)和混合制冷剂压缩机组进口通道(37)形成闭环；所述液化换热器(33)设有气体压缩机组出口通道(32)的换热通道、混合制冷剂压缩机组出口通道(36)的换热通道和混合制冷剂压缩机组进口通道(37)的换热通道，用于热交换。4.根据权利要求3所述的一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：所述变负荷或间断运行液化系统(II)还包括预冷换热器(41)、预冷机组(42)、预冷机组出口通道(43)、预冷机组进口通道(44)和第二冷剂节流阀(45)；所述预冷机组(42)、预冷机组出口通道(43)、第二冷剂节流阀(45)和预冷机组进口通道(44)形成闭环；所述预冷换热器(41)设有气体压缩机组出口通道(32)的换热通道、混合制冷剂压缩机组出口通道(36)的换热通道和预冷机组进口通道(44)的换热通道，用于热交换；所述预冷换热器(41)位置设于液化换热器(33)之前。5.根据权利要求4所述的一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：所述低温贮液系统(III)包括储罐(46)；所述储罐(46)从上到下至少包括出气口(47)、进液口(48)和出液口(49)；所述进液口(48)通过管路与节流阀二(34)连通；所述出液口(49)用于向下塔(1)提供低温液体；所述出气口(47)上设有低温出气管(50)；所述低温出气管(50)依次连接液化换热器(33)、预冷换热器(41)后通向气体压缩机组(31)进口。6.根据权利要求1所述的一种利用夜间廉价电力的液体空分装置，其特征在于：所述变负荷或间断运行液化系统(II)包括气体压缩机组(31)、第一管路、循环气体压缩机组(51)、第二管路、中温增压-膨胀机组(52)、低温增压-膨胀机组(53)、第三管路、第一液化换热器(54)、第二液化换热器(55)、第三液化换热器(56)、第四管路、第五管路、第六管路、第七管路和节流阀二(34)；所述低温贮液系统(III)包括储罐(46)；所述储罐(46)从上到下至少包括出气口(47)、进液口(48)和出液口(49)；所述进液口(48)通过管路与节流阀二(34)连通；所述出液口(49)用于向下塔(1)提供低温液体；所述出气口(47)上设有低温出气管(50)；所述低温出气管(50)依次连接第三液化换热器(56)、第二液化换热器(55)、第一液化换热器(54)后通向第一管路；所述气体压缩机组(31)进口可接收污氮气和/或净化空气；所述气体压缩机组(31)、第一管路、循环气体压缩机组(51)、第二管路、中温增压-膨胀机组(52)的增压端、低温增压-膨胀机组(53)的增压端、第三管路和节流阀二(34)依次连通；所述第三管路依次连接第一液化换热器(54)、第二液化换热器(55)和第三液化换热器(56)；所述第二管路上分出第四管路，所述第四管路连接第一液化换热器(54)至中温增压-膨胀机组(52)的膨胀端进口；所述中温增压-膨胀机组(52)的膨胀端出口通过第五管路通向位于第一液化换热器(54)和第二液化换热器(55)之间的低温出气管(50)；所述位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰文旭，
申请(专利权)人：兰文旭，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23