專利名稱：N型模式供氣節(jié)能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體低溫分離領(lǐng)域，尤其涉及一種供氣節(jié)能的方法。
技術(shù)背景低溫精餾技術(shù)的分離是指利用不同氣體的沸點(diǎn)的不同而進(jìn)行的氣體 分離生產(chǎn)?？諝獾姆蛛x過程在篩板塔板上進(jìn)行，氣體通過均布在篩板上的大量小孔(0.9mm左右)，在穿過篩板上的回流薄液層的時(shí)候，發(fā)生傳熱和 傳質(zhì)變化，上升氣體中的氧含量被洗滌到回流液中，導(dǎo)致上升氣體的含氮 量不斷攀升。這樣經(jīng)過許多塊塔板后，就將空分分離成高純度的氮?dú)?、?氣等等氣體產(chǎn)品。精餾生產(chǎn)必然對需要加工分離的空氣的流量有一定的上限要求。如空 氣的流量過大，通過0.9mm篩孔的氣體的流速就太大，就把純度較低的篩 板上的回流液沖到上一塊純度高的塔板上，從而破壞了精餾過程， 一般稱 這是種現(xiàn)象為"液懸"，大型氣體分離裝置加工空氣量不應(yīng)超過設(shè)計(jì)量的 5%，小型裝置不應(yīng)超過20%，否則就影響氣體產(chǎn)品質(zhì)量。精餾生產(chǎn)對需加工分離的空氣的流量也有一定的下限要求。如空氣的 流量過小，回流液通過塔板表面時(shí)，來自于0.9mm篩孔的氣體的流速由于 過小，就托不住塔板表面上的回流液，回流液就不能從正常通道流下，而 從0.9mm中的篩孔中漏下，這樣就失去了傳熱和傳質(zhì)的過程，沒有熱質(zhì)轉(zhuǎn) 換，加工空氣就無法分離，從而也破壞了精餾過程， 一般稱這是種現(xiàn)象為 "漏液"， 一般氣體分離裝置加工空氣量不應(yīng)低于設(shè)計(jì)量的70%，否則也影 響氣體產(chǎn)品質(zhì)量。從裝置開動所需要的時(shí)間來看，空氣分離裝置從開動到產(chǎn)品合格需要很長時(shí)間， 一般小裝置的熱開車為8小時(shí)，大裝置開車時(shí)間需要25小時(shí)以 上。開車期間需要消耗大量的能源而沒有任何產(chǎn)品的產(chǎn)出。開車時(shí)間之所 以這樣長是因?yàn)樾枰獙⒗湎鋬?nèi)的所有容器的溫度從常溫降低到零下180多 度以下，而且需要在每塊塔板上積液并建立精餾工況。因此開車的損失很 大。根據(jù)以上分析，可知道氣體的生產(chǎn)過程必須是一個(gè)穩(wěn)定的生產(chǎn)過程， 超過一定范圍的增加產(chǎn)量或減少產(chǎn)量將對產(chǎn)品質(zhì)量有重大的負(fù)面影響。外界客戶對氣體的消耗情況千差萬別。并非所有廠家都是24小時(shí)連續(xù) 生產(chǎn)、穩(wěn)定使用氣體。比如有的廠家每天白天工作期間用氣，而晚上不用 氣(或少用氣)。 一般稱這類時(shí)而用氣、時(shí)而不用氣(或少用氣)的模式為 N型模式或類N型模式。由圖1可見現(xiàn)有的工藝方法通過7個(gè)模塊形成供氣的步驟，包括-空氣壓縮模塊、預(yù)處理模塊、純化模塊(即熱撬模塊)、精餾模塊(即冷箱 模塊)、氣體分析模塊、產(chǎn)品壓縮模塊、產(chǎn)冷模塊。這些模塊的作用是空氣壓縮模塊這個(gè)模塊主要由空氣過濾、壓縮構(gòu)成，它的作用是把原料空氣升壓到精餾所需要的壓力。由于空壓機(jī)的原理或后續(xù)工藝的不同， 有的還配備冷干機(jī)或冷凍機(jī)以及脫油系統(tǒng)。原料空氣通過這個(gè)模塊后，已 經(jīng)脫去了部分冷凝水、雜質(zhì)和油霧。預(yù)處理模塊帶壓的原料空氣進(jìn)入這個(gè)模塊中，空氣進(jìn)一步被洗滌， 空氣溫度進(jìn)一步降低，空氣中的易溶于水的雜質(zhì)成分和水分進(jìn)一步降低。 純化模塊(熱撬模塊)它幾乎可以完全原料空氣中的水分和二氧化碳(均在lppm以下)。這個(gè)模塊非常關(guān)鍵，在冷箱模塊中，加工空氣的溫度 將達(dá)到-18(TC以下，如果帶油、水、C02超過lppm的話，這些雜質(zhì)就變成 體積較大的固體，堵塞精餾塔內(nèi)0.9mm左右的篩孔。精餾模塊(冷箱模塊)主要包含空氣產(chǎn)品的分離以及主熱/主冷部件。 這是氣體產(chǎn)品的核心模塊。氣體分析模塊主要是監(jiān)控中間過程以及產(chǎn)品質(zhì)量。產(chǎn)冷模塊裝置的精餾在-172TT-185。C之間進(jìn)行，盡管冷箱采取保冷 措施，但冷量還是有損失。因此產(chǎn)冷模塊的作用就是彌補(bǔ)冷損。產(chǎn)品壓縮模塊主要作用就是根據(jù)客戶對氣體產(chǎn)品壓力的要求的不同 而進(jìn)行調(diào)整。但按照上述的方法會產(chǎn)生如下的問題氣體的生產(chǎn)特點(diǎn)決定了必須盡量穩(wěn)定生產(chǎn)氣體產(chǎn)品以確保產(chǎn)品質(zhì)量。 但使用方的氣體消耗特點(diǎn)是白天使用，晚上不使用或很少使用。由于晚上 客戶不消耗氣體或消耗很少的氣體，空分裝置的生產(chǎn)將面臨二個(gè)問題。問題l:當(dāng)晚上用氣點(diǎn)不使用氣體時(shí)，由于氣態(tài)產(chǎn)品難以儲存，為避免 氣態(tài)產(chǎn)品放空，空分裝置就需要停產(chǎn)，但白天來到之前，馬上要提前開車， 而停產(chǎn)后的開車成本很高，因此不能停產(chǎn)。結(jié)果停產(chǎn)不行，不停產(chǎn)也不行。 通過經(jīng)濟(jì)分析比較后，通常的選擇是不停產(chǎn)。如果不停產(chǎn)，必然導(dǎo)致氣體 產(chǎn)品放空造成單位氣體的生產(chǎn)成本提高。問題2:由于選擇繼續(xù)生產(chǎn)，為了避免氣體產(chǎn)品放空，不外乎采取以下 2個(gè)辦法回收放空的氣體產(chǎn)品。辦法一將晚上放空氣體產(chǎn)品通過壓縮機(jī)壓縮到150kg/cm2裝到鋼瓶或其他高壓容器中，到白天的時(shí)候，減壓到客戶需要的壓力送出。方法二利用液態(tài)產(chǎn)品的體積小，將氣態(tài)產(chǎn)品通過液化流程生產(chǎn)成液 態(tài)產(chǎn)品裝到低溫液體儲罐，到白天的時(shí)候?qū)⒁夯a(chǎn)品送氣化器氣化后送出 使用。但不論方法一還是方法二都有能量的大量損耗?？蛻粲脷庀男枰氖?0barg以下的常溫的氣體。在晚上回收氣體產(chǎn)品的時(shí)候，不可避免的需要花費(fèi)大量的能源將氣體升壓到高壓或?qū)怏w液化成液態(tài)，白天又要減壓或氣化，為了儲存放空的氣體的能源消耗的代價(jià)也很大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種N型模式供氣節(jié)能的方，旨 在解決上述的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的空氣壓縮；預(yù)處理；純化；精餾；氣體分析；產(chǎn)品壓縮；產(chǎn)冷；在所述的"精餾"步驟中還通過以下步驟實(shí)現(xiàn)通過鑲嵌一個(gè)氣液無級轉(zhuǎn)化模塊，將氣態(tài)產(chǎn)品液化成液態(tài)產(chǎn)品放置在 系統(tǒng)內(nèi)部；當(dāng)不需要輸出時(shí)，關(guān)閉輸出口；當(dāng)在客戶用氣的時(shí)刻，輸出， 并在用氣的時(shí)候?qū)⒁簯B(tài)產(chǎn)品的冷量轉(zhuǎn)移到維持冷量損失；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:可以按白天最大產(chǎn)量的50% 來配備，在白天裝置生產(chǎn)一半的產(chǎn)品，另外一半來自于晚上回收的產(chǎn)品； 由于使得裝置配備為傳統(tǒng)工藝所需的配備的50%，設(shè)備總投資大大降低。 而且沒有能源浪費(fèi)。


圖1現(xiàn)有技術(shù)的供氣方法流程圖；圖2是本發(fā)明的流程圖；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述由圖2可見本發(fā)明是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的空氣壓縮；預(yù)處理；純化；精餾；氣體分析；產(chǎn)品壓縮；產(chǎn)冷；在所述的"精餾"步驟中還通過以下步驟實(shí)現(xiàn)通過鑲嵌一個(gè)氣液無級轉(zhuǎn)化模塊，將氣態(tài)產(chǎn)品液化成液態(tài)產(chǎn)品放置在 系統(tǒng)內(nèi)部；當(dāng)不需要輸出時(shí)，關(guān)閉輸出口；當(dāng)在客戶用氣的時(shí)刻，輸出； 并在用氣的時(shí)候?qū)⒁簯B(tài)產(chǎn)品的冷量轉(zhuǎn)移到維持冷量損失。本發(fā)明讓空分分離裝置生產(chǎn)出的產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)氣態(tài)/液態(tài)產(chǎn)品的無級轉(zhuǎn) 換。即在晚上不用停機(jī)的情況下，只要?dú)怏w消耗量減少或不使用，多余的 氣態(tài)產(chǎn)品轉(zhuǎn)換成液態(tài)的形式儲存在系統(tǒng)內(nèi)部。到白天的時(shí)候，再轉(zhuǎn)化成客 戶的氣態(tài)常溫產(chǎn)品。這樣既不需要停機(jī)也避免了多余氣體的放空，同時(shí)也 不需要為儲存氣態(tài)產(chǎn)品而額外消耗能源，從而真正解決了這個(gè)產(chǎn)業(yè)的重大 節(jié)能工藝課題，實(shí)現(xiàn)了重大的突破。本發(fā)明在冷箱模塊中，鑲嵌了一個(gè)氣液無級轉(zhuǎn)化模塊。這個(gè)模塊可以 進(jìn)行氣、液的無級轉(zhuǎn)換(從0%到100%的轉(zhuǎn)換)。氣液無級轉(zhuǎn)化模塊它的核心部件就是一個(gè)板式，作用是將氣態(tài)產(chǎn)品 液化成液態(tài)產(chǎn)品放置在系統(tǒng)內(nèi)部。只要沒有液態(tài)產(chǎn)品輸出出系統(tǒng)，就沒有 能源的輸出。把產(chǎn)品輸出的時(shí)機(jī)放置在客戶用氣的時(shí)刻，并在用氣的時(shí)候 將液態(tài)產(chǎn)品的冷量轉(zhuǎn)移到維持冷量損失方面，就很好地解決了這個(gè)難題。本發(fā)明在客戶用量減小以后，氣體管道壓力發(fā)生上升的趨勢，通過壓 力變送器發(fā)現(xiàn)這樣的趨勢后，在維持出精餾塔的產(chǎn)品產(chǎn)量不變的情況下， 送客戶的產(chǎn)品輸出逐漸減小，送氣液轉(zhuǎn)化模塊的產(chǎn)品輸出不斷增加。此時(shí) 通過氣液轉(zhuǎn)化模塊對系統(tǒng)的冷量進(jìn)行重新分配，把冷量集中到氣態(tài)產(chǎn)品中。由于液態(tài)的體積為氣態(tài)的體積的1/600到1/800，因此系統(tǒng)中十分容易儲存 這部分產(chǎn)品。在客戶用氣增加的時(shí)候，首先常溫的氣體產(chǎn)品從冷箱不斷輸 出， 一旦產(chǎn)品消耗超過精餾塔的設(shè)計(jì)指標(biāo)，此時(shí)氣液轉(zhuǎn)化系統(tǒng)反向運(yùn)行， 將過去的無級轉(zhuǎn)換下儲存的液態(tài)產(chǎn)品經(jīng)過轉(zhuǎn)化模塊進(jìn)行冷量重新分配變成 氣態(tài)后，從冷箱輸出。本發(fā)明避免了裝置停車、避免了產(chǎn)品放空、避免了 為產(chǎn)品儲存花費(fèi)額外的大量能源。由于電耗成本占產(chǎn)品成本的70%以上， 因此產(chǎn)品成本也有較大地降低，產(chǎn)品競爭力強(qiáng)，社會經(jīng)濟(jì)效益很好。
權(quán)利要求
1.一種N型模式供氣節(jié)能的方法，是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的空氣壓縮；預(yù)處理；純化；精餾；氣體分析；產(chǎn)品壓縮；產(chǎn)冷；在所述的“精餾”步驟中還通過以下步驟實(shí)現(xiàn)通過鑲嵌一個(gè)氣液無級轉(zhuǎn)化模塊，將氣態(tài)產(chǎn)品液化成液態(tài)產(chǎn)品放置在系統(tǒng)內(nèi)部；當(dāng)不需要輸出時(shí)，關(guān)閉輸出口；當(dāng)在客戶用氣的時(shí)刻，輸出，并在用氣的時(shí)候?qū)⒁簯B(tài)產(chǎn)品的冷量轉(zhuǎn)移到維持冷量損失。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種N型模式供氣節(jié)能的方法，是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的空氣壓縮；預(yù)處理；純化；精餾；氣體分析；產(chǎn)品壓縮；產(chǎn)冷；在所述的“精餾”步驟中還通過以下步驟實(shí)現(xiàn)通過鑲嵌一個(gè)氣液無級轉(zhuǎn)化模塊，將氣態(tài)產(chǎn)品液化成液態(tài)產(chǎn)品放置在系統(tǒng)內(nèi)部；當(dāng)不需要輸出時(shí)，關(guān)閉輸出口；當(dāng)在客戶用氣的時(shí)刻，輸出，并在用氣的時(shí)候?qū)⒁簯B(tài)產(chǎn)品的冷量轉(zhuǎn)移到維持冷量損失；本發(fā)明的有益效果是可以按白天最大產(chǎn)量的50％來配備，在白天裝置生產(chǎn)一半的產(chǎn)品，另外一半來自于晚上回收的產(chǎn)品；由于使得裝置配備為傳統(tǒng)工藝所需的配備的50％，設(shè)備總投資大大降低。而且沒有能源浪費(fèi)。
文檔編號F25J3/04GK101334230SQ20071004406
公開日2008年12月31日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者鐘明鋼, 陶元瑾 申請人:上海加力氣體有限公司