[發明專利]一種低溫液體節流閥輸送液體的自動提升裝置

有效

• 申請號: 201210240180.1
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102734591A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 何梅勇;盧杰;毛紹融;周智勇;韓嶺
• 申請（專利權）人: 杭州杭氧股份有限公司
• 主分類號: F16L55/07
• 分類號: F16L55/07;F25J3/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

技術領域

本發明涉及的是一種低溫液體節流閥輸送液體的自動提升裝置，用于深冷法空分裝置中提高低溫液體節流閥的輸送能力，尤其是適用于大型低能耗空分裝置，屬于空氣分離領域的工藝流程輔助技術。

背景技術

在低溫條件下利用精餾原理來分離空氣是一種公知的深冷法制氧技術。其基本原理是首先將加工空氣液化，然后利用氧、氮等組分的沸點差采用精餾方法使空氣分離獲得氧氣和氮氣。典型的空分裝置包括以下設備：原料空氣過濾器、空氣透平壓縮機、空冷塔、分子篩吸附器、增壓透平膨脹機、換熱器、精餾塔以及低溫液體節流閥等等。精餾塔則由下塔、上塔和主冷凝蒸發器組成。雙級精餾，即同時采用下塔和上塔是典型深冷法制氧技術的核心和顯著特點。上塔和下塔通過主冷凝蒸發器以及管路閥門來實現精餾耦合。眾所周知，在同一壓力下純氧的飽和溫度高于純氮的飽和溫度。比如，在1×10⁵Pa壓力條件下，純氧的飽和溫度是-183℃，純氮的飽和溫度是-196℃。這表示氮比氧更容易氣化。但是在不同壓力下，氮的飽和溫度有可能比氧高。在空分裝置中，為保證上塔的液氧在冷凝蒸發器蒸發，下塔的氣氮在冷凝蒸發器中冷凝，必須使下塔氮的飽和溫度高于上塔氧的飽和溫度。與此對應，下塔的工作壓力要高于上塔的工作壓力，因此下塔又稱為壓力塔，上塔又稱為低壓塔。當上塔壓力一定時，下塔的壓力由主冷的溫差所決定。如果冷凝蒸發器的溫差取得大，下塔的壓力也就要提高，使空分裝置的空氣壓縮機所消耗的功率會增加。反之，消耗的功率會降低。

典型的雙級精餾空分流程中，來自壓力塔(下塔)的較高壓力的低溫液體(富氧液空或液氮)均通過低溫液體節流閥，節流到較低壓力后分別送入低壓塔(上塔)不同部位進一步實現氧氮精餾。在這里，低溫液體節流閥在實現流體輸送功能的同時發揮兩個作用：一是減壓，二是降溫(等焓節流正效應)。閥門前后壓差的大小對低溫液體節流閥的輸送能力起到關鍵作用。低溫液體節流閥的前后壓差=閥前壓力-閥后壓力＞0。低溫液體節流閥的閥后壓力由上塔壓力和閥后液柱壓差共同確定。而低溫液體節流閥的閥前壓力由閥門的位置高度和下塔液體出口高度來共同確定，最終由下塔壓力決定。

近年來，隨著空分市場的不斷發展壯大，空分裝置越來越趨向于大型化和節能化，同時又要求流程簡單一次投資成本少。空分裝置的大型化必然帶來精餾塔的大型化。隨著空分規模等級的升高，精餾塔包括上塔下塔的長度隨之加長，雙級精餾塔直接藕合的總高度也就越來越高。同時，空分裝置的節能化要求下塔操作壓力盡可能低一些。精餾塔直接藕合高度的增加和下塔操作壓力的降低均將導致低溫液體節流閥的閥門前后壓差減少。但是，根據低溫液體節流閥的工藝特性可以知道，?精餾塔直接藕合高度的增加和下塔操作壓力的降低的理論極限是低溫液體節流閥的前后壓差≈0，且恒為正值，否則雙級精餾工況將不能建立；而實際運行中，低溫液體節流閥前后壓差存在一個最小的正壓值；將精餾塔分拆不符合流程簡單化的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種低溫液體節流閥輸送液體的自動提升裝置，主要用于大型低能耗空分裝置中解決精餾塔直接藕合高度增加或下塔壓力降低所帶來的低溫液體節流閥輸送流體困難問題，它能夠顯著地降低空分裝置的制氧單耗。

本發明的目的是通過如下技術方案來實現的：它至少包括一串接在低溫液體輸送管路上的低溫液體節流閥，所述的低溫液體節流閥后一定距離內的輸送管路上設置一個一端與被充低溫液體節流閥后管路相連、另一端與外部充氣氣源管路相連的充氣管件。

所述的充氣管件由一套接在輸送管路上的充氣管套、以及連接在所述充氣管套上的充氣管道組成，所述的充氣管套由外管和內管組成，管壁上設置充氣小孔的內管與所述輸送管路直接對接連通。

所述充氣管件一端相連的外部充氣氣源管路上至少設置一個調節閥、一個安全閥和一個止逆閥；所述充氣調節閥在閥門位置標高上高于被充氣的低溫液體節流閥。

管外充氣氣源以一定流速通過充氣小孔，帶動低溫液體節流閥后管內低溫液體加速氣化上升，從而降低低溫液體節流閥的閥后壓力，到達節流閥要求的最小正壓差(含)以上數值，最終使低溫液體節流閥后管內低溫液體順利進入上塔建立精餾工況。

作為特例，所述的充氣管件可以由一段直接插接在輸送管路內部的充氣管道組成，其內插管段流向與低溫液體流向必須同軸同向。此時，內插充氣管段出口相當于起到充氣小孔的作用。