[發明專利]一種降低空分設備多層主冷凝蒸發器中碳氫化合物濃度的方法及裝置

有效

• 申請號: 201510273252.6
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104880026B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 蔣明;施俊豐;康玉茹;張振;丁一;任美鳳;陳菡;姜磊
• 申請（專利權）人: 杭州杭氧股份有限公司
• 主分類號: F25J3/06
• 分類號: F25J3/06
• 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降低空分設備多層主冷凝蒸發器中碳氫化合物濃度的方法及裝置，主要適用于空分設備及其它使用多層冷凝蒸發器并存在重組分濃縮的設備，屬于低溫精餾空氣分離技術領域。

背景技術

近年來為了滿足用戶對空分設備節能降耗的要求，通過增加主空分設備主冷凝蒸發器的換熱面積，從而降低原料空氣壓縮機排壓的方法是一種行之有效的解決方案。隨著空分設備的特大型化發展，單雙層主冷凝蒸發器無法滿足生產工藝及運輸尺寸的要求，由此多層主冷凝蒸發器得到了快速發展。

多層主冷凝蒸發器是一種采用將多個單一腔體按照液體流路形成串聯的結構型式（通常至少2層以上的腔體串聯）。采用多層主冷凝蒸發器在滿足運輸條件的情況下，同時可以有效增加換熱面積，從而達到降低原料空氣壓縮機排氣壓力實現節能降耗的目的。

多層主冷凝蒸發器B1，見圖1：該主冷凝蒸發器中的液氧從上到下依次流入第一層主冷凝蒸發器K1-1、第二層主冷凝蒸發器K1-2、第三層主冷凝蒸發器K1-3 和第四層主冷凝蒸發器K1-4；各個冷凝蒸發器蒸發側底部設有溢流口并有液體103、104、105可以順利進入下一層冷凝蒸發器。當進入第一層冷凝蒸發器K1-1的液體超過溢流口時，其向下溢流的液體103進入第二層冷凝蒸發器K1-2；當進入第二層主冷凝蒸發器K1-2的液體超過溢流口時，其向下溢流的液體104到第三層主冷凝蒸發器K1-3；當進入第三層主冷凝蒸發器K1-3超過溢流口時，其向下溢流的液體105到第四層主冷凝蒸發器K1-4。第四層主冷凝蒸發器K1-4底部連接有流量閥V200，用于控制第四層主冷凝蒸發器K1-4的底部液體流量。

在中國專利CN202547277U提及的主冷凝蒸發器，見圖2：由上至下至少包括第一腔體、第二腔體和至少一組腔體對，每組腔體對由一個上腔體和一個下腔體構成，其中所述第一腔體包括設置在所述第一腔體側壁上離底部預定高度處的第一溢流口，以及至少一個流出口；所述第二腔體通過所述第一溢流口與所述第一腔體連通，并且包括設置在所述第二腔體側壁上離底部預定高度處的第二溢流口；所述至少一組腔體對中的上腔體通過所述至少一個流出口與所述第一腔體連通，并且包括設置在所述上腔體側壁上離底部預定高度處的上腔溢流口；所述至少一組腔體對中的下腔體通過所述上腔溢流口與所述至少一組腔體對中的上腔體連通，并且包括設置在所述至少一組腔體對中的下腔體側壁上離底部預定高度處的下腔溢流口。較佳地，所述第二溢流口和所述下腔溢流口分別連接有流量閥。所述流出口位于所述第一腔體的底部或者位于靠近底部的側壁上。

上述多層主冷凝蒸發器仍然存在如下問題：首先，空分設備開車過程中，存在某層主冷凝蒸發器積液困難，可能發生蒸干，發生碳氫化合物濃度過高而爆炸危險；其次，當空分設備處于低負荷的狀態時，由于工況偏離設備液體分配不均的現象嚴重，其中某層主冷凝蒸發器蒸發側液氧中的碳氫化合物濃度較高；最后，上述多層主冷凝蒸發器無法對各層冷凝蒸發器中碳氫化合物濃度進行合理調節，嚴重影響空分設備的經濟性及安全性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種主要依據工程流體力學原理及氣液相平衡原理，具備大幅度降低多層主冷凝蒸發器中碳氫化合物濃度，同時解決開車、低負荷工況下碳氫化合物濃縮及液體分配不均勻導致開車及運行困難的降低多層主冷凝蒸發器中碳氫化合物濃度的方法，該方法特別適用于液氧產品少或帶稀有氣體提取等碳氫化合物濃縮較為嚴重且采用多層主冷凝蒸發器的空分設備中。

本發明的目的通過如下技術方案來完成，一種降低多層主冷凝蒸發器中碳氫化合物濃度的方法，該方法是：先使用公知技術制取含有碳氫化合物、氮氬惰性氣體及氪氙等稀有氣體的液氧；然后將液氧引入一個積液槽，在積液槽中液氧分為二股，一股引入主冷凝蒸發器的第一層，在第一層中部分蒸發后剩余液體順流引入第二層；在第二層中部分液體蒸發后剩余液體引至下一層，依次類推直至流至最后一層；另一股液氧通過閥門直接引入最末層，部分液體在最末層蒸發后剩余液體從底部抽出作為產品送出。多層主冷凝蒸發器各層液體的分配比例主要通過引入最末層的閥門進行控制，過程中控制上一層冷凝蒸發器蒸發側底部引出液體流量多于下一層冷凝蒸發器蒸發側底部引出的液體量，有效降低多層冷凝蒸發器蒸發側液體中碳氫化合物濃度。