氧气汽化方法和系统技术方案

一种用于产生氧气产物流的方法和系统，其中来自压缩空气流的显热与主换热器中的汽化的泵送液态氧流进行间接交换，并且潜热在与所述主换热器相连的辅助换热器中进行交换。潜热交换产生过冷液态空气并使得所述泵送液体汽化，所述过冷液态空气被供给到空气分离装置的低压塔中。所述过冷液态空气的部分可以比所述过冷液态空气的其余部分更高的温度从所述辅助换热器排出。所述过冷液态空气的全部或部分可进一步在所述主换热器中冷却。因此，产生低温、过冷的液态空气，其使得氧气回收率以及氩气回收率（如果存在氩气塔）增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于低温空分装置中的氧气汽化方法和系统，其中从低压塔排出的富氧液流经泵送，然后通过与压缩空气流间接换热而汽化，从而导致所述空气流液化。更具体地讲，本专利技术涉及这样的方法和系统，其中在辅助换热器中在空气流和泵送的富氧液体之间进行潜热交换。专利技术技术 在采用低温精馏方法将空气分离成其各组成部分的空气分离装置中产生氧气。在这种装置中，空气经压缩、纯化并在主换热器内冷却至适于在蒸馏塔中对其精馏的温度。通常，此类装置利用具有高压蒸馏塔和低压蒸馏塔(这样命名是在于高压塔相比低压塔在更高的压力下操作)的空气分离装置。经压缩、纯化和冷却的空气被引入高压塔，产生粗液态氧塔底产物(也称为釜液)。粗液态氧塔底产物在低压塔中经进一步精炼，形成富氧液态塔底产物。氧气产物可以液体从此类液态塔底产物中取出。在常见类型的空气分离装置中，高压塔和低压塔通过位于低压塔底部的冷凝器锅炉热连接。富氮蒸汽流从高压塔的顶部排出并在冷凝器锅炉中冷凝，所述冷凝器锅炉紧靠从低压塔的底部中收集的富氧液体的汽化部分。冷凝的富氮蒸汽用于对高压塔和低压塔进行回流，并且可部分取出作为产物。同样，通常，作为低压塔的塔顶馏出物产生的富氮蒸汽、低压塔的富氧液态塔底产物流和从低压塔的顶部区域下方排出的不纯氮气流全部被引入主换热器，以冷却空气并使富氧液体汽化，并且得到氧气产物。如果需要处于一定压力下的氧气产物，则将低压塔中产生的富氧液体泵送，然后在主换热器中通过与部分空气间接换热而汽化，所述空气已被压缩至足够高的压力以用于此类目的。泵送液体的汽化导致压缩空气发生液化，从而产生过冷液态空气流。已膨胀到低压塔的适当压力的液态空气流被引入低压塔。此料流的部分还可适当膨胀，然后被引入高压塔。将液态空气引入蒸馏塔，特别是低压塔具有提高氧气以及氩气(当氩气塔与低压塔连接以产生氩气产物时)回收率的作用。完全在主换热器内进行泵送富氧液体汽化和空气液化的问题是在传递潜热以使富氧液体汽化以及使空气液化的过程中主换热器占据了相当长的长度。这导致主换热器的制造成本较高。同时，由于主换热器内的所有通道均可能由于此类目的而变长，因此主换热器的压力损耗会增加，从而增加了压缩空气的电力成本。为了克服这些问题，已知的是采用辅助换热器，其中所有潜热传递均在泵送富氧液体与压缩空气之间发生。另外，在空气液化之后和富氧液体汽化之前，辅助换热器内还可发生液体显热传递。在富氧液体汽化后，所得蒸汽通过与进入主换热器的热端的压缩空气的显热间接换热而进一步升温至环境温度。虽然结合辅助换热器的此种布置使得换热器较短，但考虑到液态氧汽化中必须消耗的空气的量和可从富氧液体传递至辅助换热器内液态空气的显热的量，液态空气的过冷程度非常有限。遗憾的是，考虑到液态空气进入低压塔时越冷，氧气和氩气向下驱往塔的程度就越高，液态空气的过冷程度将对氧气和潜在的氩气回收(如果存在)产生影响。如将进行论述的，本专利技术提供用于将泵送的液态氧流汽化的方法和系统，其以这样的方式利用辅助换热器，其中以低于使用现有技术的辅助换热器布置的可能温度的温度将液态空气弓I入低压塔以及高压塔。
技术实现思路
在一个方面以及在一个具体实施方案中，本专利技术提供了 一种在低温空气分离装置中将泵送氧气流汽化以形成富氧蒸汽产物流的方法。根据此方法，将显热从低温空气分离装置料流内形成的压缩空气流间接交换至已汽化后的泵送氧气流，使得压缩空气流部分冷却，并且使泵送氧气流充分升温以形成富氧蒸汽产物流。将潜热从已冷却后的压缩空气流间接交换至泵送氧气流，使得泵送氧气流汽化并使压缩空气流液化，从而产生液态空气流。显热的至少部分在主换热器内交换，使得富氧蒸汽产物流从其热端排出。就这一点而言，将主换热器用于低温空气分离装置中，以将空气冷却到适于在蒸馏塔系统中对其蒸馏的温度，所述蒸馏塔系统产生富氧液体，该富氧液体反过来经泵送而形成泵送氧气流。潜热的至少部分在与主换热器在其中间位置连接的辅助换热器中进行交换。液态空气流在辅助换热器中时分流成第一副流和第二副流。将第一副流从辅助换热器排出，使得第一副流过冷并从而形成第一过冷流，并且使第二副流进一步过冷并作为第二过冷液态空气流从辅助换热器的另一端排出。将第一过冷液态空气流和第二过冷液态空气流引入蒸馏塔系统中。将第一过冷液态空气流从辅助换热器中除去可使得第二过冷液态空气流进一步过冷，从而导致此类第二过冷液态空气流以比结合辅助换热器的现有技术换热布置的可能温度更低的温度从主换热器的冷端排出。较冷料流将具有提高氧气回收率并且还可能提高氩气回收率(如果要回收氩气)的作用。第一过冷液态空气流可进一步在从主换热器的冷端延伸的另一组换热通道中冷却。在被引入蒸馏塔系统之前，第一过冷液态空气流从主换热器的冷端排出。蒸馏塔系统可具有低压塔和与低压塔以热传递关系可操作地相连的高压塔，在所述低压塔中富氧液体作为塔底产物产生。第一过冷液态空气流的至少部分被引入高压塔，第二过冷液态空气流的至少部分被引入低压塔。在本专利技术方法的另一具体实施方案中，将显热从低温空气分离装置内形成的压缩空气流间接交换至已汽化后的泵送氧气流，使得压缩空气流部分冷却，并且泵送氧气流升温以形成富氧蒸汽产物流。将潜热从已冷却后的压缩空气流间接交换至泵送氧气流，使得泵送氧气流汽化并使压缩空气流液化。将另外的潜热从已液化后的压缩空气流间接交换至泵送氧气流，使得压缩空气流内的泵送氧气流过冷并且由液态空气形成过冷液态空气流。在此类实施方案中，显热的至少部分和该另外的显热的至少部分在主换热器中进行交换，所述主换热器被构造来使得富氧蒸汽产物流从其热端排出，过冷液态空气流从主换热器的与热端相对设置的冷端排出。潜热的至少部分在与主换热器在其中间位置连接的辅助换热器中进行交换。过冷液态空气流被引入蒸馏塔系统。就这一点而言，过冷液态空气流的至少部分可被引入蒸馏塔系统的至少低压塔中，所述蒸馏塔系统也具有高压塔。由于另外的显热是从主换热器内的液态氧及其它空气流传递至液态空气流，因此所得液态空气流以比使得此类显热仅在辅助换热器内传递的温度更低的温度从主换热器的冷端排出 在另一个方面，本专利技术提供在低温空气分离装置中的换热系统，用于将泵送氧气流汽化并从而形成富氧蒸汽产物流。所提供的主换热器具有设置在其内部并从其热端延伸的第一组换热通道。这些换热通道被构造来将热量从低温空气分离装置内形成的压缩空气流间接交换至已至少部分汽化后的泵送氧气流，使得压缩空气流部分冷却，使泵送氧气流充分升温以形成富氧蒸汽产物流，并且将该富氧蒸汽产物流从主换热器的热端排出。将主换热器整合在低温空气分离装置内，以将空气冷却到适于在蒸馏塔系统内对其精馏的温度，所述蒸馏塔系统产生富氧液体，该富氧液体反过来经泵送，从而产生泵送氧气流。所提供的辅助换热器在一端具有第二组换热通道，第二组换热通道与第一组换热通道流动连通，并且被构造来使得潜热从已在第一组换热通道中冷却后的压缩空气流间接交换至泵送氧气流。因此，泵送氧气流被至少部分汽化并引入第一组换热通道，并且压缩空气流被液化，从而产生液态空气流。第二组换热通道被构造来使得液态空气流在辅助换热器内时分流成第一副流和第二副流，第一副流从辅助换热器排出，使得第一副流过冷并从而形成第一过冷液态空气流，并且使第二副流进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.13 US 12/577,7661.一种在低温空气分离装置中将泵送氧气流汽化以形成富氧蒸汽产物流的方法，所述方法包括 将显热从所述低温空气分离装置料流内形成的压缩空气流间接交换至已汽化后的泵送氧气流，使得所述压缩空气流部分冷却，并且使所述泵送氧气流充分升温以形成所述富氧蒸汽产物流； 将潜热从已冷却后的压缩空气流间接交换至所述泵送氧气流，使得所述泵送氧气流汽化并使所述压缩空气流液化而产生液态空气流； 所述显热的至少部分在主换热器内交换，使得所述富氧蒸汽产物流从所述主换热器的热端排出； 将所述主换热器用于所述低温空气分离装置中，以将空气冷却到适于在蒸馏塔系统中对其蒸馏的温度，所述蒸馏塔系统产生富氧液体，所述富氧液体反过来经泵送而形成所述泵送氧气流； 所述潜热的至少部分在与所述主换热器在其中间位置连接的辅助换热器中进行交换； 使所述液态空气流在所述辅助换热器中时分流成第一副流和第二副流； 将所述第一副流从所述辅助换热器排出，使得所述第一副流过冷并从而形成第一过冷液态空气流，并且使所述第二副流进一步过冷并作为第二过冷液态空气流从所述辅助换热器的另一端排出；以及 将所述第一过冷液态空气流和所述第二过冷液态空气流引入所述蒸馏塔系统中。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一过冷液态空气流在从所述主换热器的冷端延伸的另一组换热通道中进一步冷却，并在引入所述蒸馏塔系统之前从所述主换热器的冷端排出。3.根据权利要求1所述的方法，其中 所述蒸馏塔系统具有低压塔和与所述低压塔以热传递关系可操作地相连的高压塔，在所述低压塔中所述富氧液体作为塔底产物产生； 所述第二过冷液态空气流的至少部分被引入所述低压塔；并且 所述第一过冷液态空气流的至少部分被引入所述高压塔。4.根据权利要求2所述的方法，其中 所述蒸馏塔系统具有低压塔和与所述低压塔以热传递关系可操作地相连的高压塔，在所述低压塔中所述富氧液体作为塔底产物产生； 所述第二过冷液态空气流的至少部分被引入所述低压塔；并且 所述第一过冷液态空气流的至少部分被引入所述高压塔。5.一种在低温空气分离装置中将泵送氧气流汽化以形成富氧蒸汽产物流的方法，所述方法包括 将显热从所述低温空气分离装置内形成的压缩空气流间接交换至已汽化后的泵送氧气流，使得所述压缩空气流部分冷却，并且使所述泵送氧气流升温以形成所述富氧蒸汽产物流； 将潜热从已冷却后的压缩空气流间接交换至所述泵送氧气流，使得所述泵送氧气流汽化并使所述压缩空气流液化； 将另外的显热从已液化后的压缩空气流间接交换至所述泵送氧气流，使得所述压缩空气流内的液态空气过冷并且由所述液态空气形成过冷液态空气流； 所述显热的至少部分和所述另外的显热的至少部分在主换热器中进行交换，所述主换热器被构造来使得所述富氧蒸汽产物流从其热端排出，并且使得所述过冷液态空气流从所述主换热器的与所述热端相对设置的冷端排出； 将所述主换热器用于所述低温空气分离装置中，以将空气冷却到适于在蒸馏塔系统中对其蒸馏的温度，所述蒸馏塔系统产生富氧液体，所述富氧液体反过来经泵送形成所述泵送氧气流； 所述潜热的至少部分在与所述主换热器在其中间位置连接的辅助换热器中进行交换；以及 将所述过冷液态空气流引入所述蒸馏塔系统。6.根据权利要求5所述的方法，其中 所述蒸馏塔系统具有低压塔，在所述低压塔中所述富氧液体作为塔底产物产生；且 所述过冷液态空气流的至少部分被引入至少所述低压塔。7.—种在低温空气分离装置中的将泵送氧气流汽化并从而形成富氧蒸汽产物流的换热系统，所述换热系统包括 具有第一组换热通道的主换热器，所述第一组换热通道位于所述主换热器内并且从所述主换热器的热端延伸，并且被构造来将热量从所述低温空气分离装置内形成的压缩空气流间接交换至已至少部分汽化后的泵送氧气流，使得所述压缩空气流部分冷却，使所述泵送氧气流充分升温以形成所述富氧蒸汽产物流，并且将所述富氧蒸汽产物流从所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：RE鲁克斯，
申请(专利权)人：普莱克斯技术有限公司，
类型：
国别省市：