[发明专利]氧后备方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于空气分离设备中的氧供应的后备方法及系统，其中由空气分离设备的低压塔的富氧液体塔底沉积物构成的液体氧流泵送且然后加热来供应氧。更具体而言，本发明涉及此类方法和系统，其中在空气分离设备的正常操作期间，富氧液体流从连接到低压塔上的缓冲罐泵送，且然后泵送至空气分离设备的换热器，而备选地，在空气分离设备停止操作的临时操作期间，富氧液体流被泵送至辅助汽化器。更具体地，本发明涉及这样的方法和系统，其中在临时操作期间，缓冲罐由先前在正常操作期间储存在备用储存罐中的液体氧再填充。

背景技术

氧经由空气分离设备内的空气的低温分离来供应。如本领域公知那样，空气在此类设备中通过如下来分离：将空气压缩、纯化且冷却至适于其蒸馏的温度且然后在蒸馏塔系统中分离空气。蒸馏塔系统通常使用热联结的高压塔和低压塔。在高压塔内，空气分离成富氮蒸气塔顶馏出物和富氧液体塔底沉积物，其称为釜液或粗液体氧。塔底沉积物在低压塔中进一步提纯来产生富氧液体作为塔底沉积物。塔之间的联结可借助于位于低压塔内的冷凝器重沸器实现，以汽化富氧液体塔底沉积物的一部分，而使高压塔的富氮蒸气冷凝。冷凝的富氮蒸气可用作两个塔的回流，且所产生的加热富氧液体充当低压塔的滚沸物。

氧通过在用于冷却至少一部分空气的换热器内加热由低压塔中产生的富氧液体塔底沉积物构成的富氧流来从空气分离设备供应。在期望氧处于高压的情况下，富氧液体流可在加热之前泵送，以在加热之后产生高压蒸气或超临界流体。在许多应用中，空气分离设备的运营者必须保证氧供应。在某些应用中，即使氧供应的间歇性中断也是不允许的。供应故障可由空气分离设备的正常操作的停止引起，停止可由关键构件(例如，压缩机或涡轮事故停机)的故障引起。在此情况下，空气分离设备变热，且蒸馏塔内的液体落到其底部区域。当设备能够重启时，氧纯度可能不够高而不能在特别协定的应用中使用。如此，即使在设备重启之后，在设备可回到管线中来再次供应氧之前还存在延迟。

为了确保氧在压力下输送，已知将设备内产生的液体氧的一部分累积在远端储存罐或其它储存器内。在临时事件期间，当设备操作中断时，氧可从储存罐泵送至辅助汽化器，以便在临时期间供应氧。通常，一组泵设在空气分离设备的冷箱中，以用于在正常操作期间泵送富氧液体，且还提供了与储存罐相关联的另一组泵，以用于在临时期间泵送富氧液体。这意味较大的资金花费，因为必须购买、操作和维护两组泵和相关联的阀和仪器，且这些泵必须为专用于高压氧服务。

美国专利申请第2008/0184736号中示出了另一种装置。在此情况中，液体从低压塔釜流至外部储存罐，其从外部储存罐泵送且发送至设备的换热器。此类设备设计的问题在于，液体从设备不断输出至储存罐，且连同此输出，热泄漏到用于容纳蒸馏塔和热端的冷箱中引起否则将保持设备平衡的制冷从设备换热器损失。这由以下事实而加重：大液体储存器还容纳了用于在临时期间延长后备的液体，且由于其尺寸而可能定位成离塔冷箱一定距离。因此，此类设施中存在损失，其通过在设备的总体功率消耗增加下供应增大的制冷来补偿。

如将论述那样，本发明提供了一种与空气分离设备结合使用的方法和氧供应系统，其中除其它优点外，可实现的是不使用设备临时事件期间仅与供应氧相关联的额外的泵，且其本身以更大能效的方式操作。

发明内容

本发明提供了一种空气分离设备内的后备的供应氧的方法，其中通过泵送富氧液体构成的液体氧流来产生泵送的液体氧流。富氧液体由空气分离设备的低压塔的下降液体与高压塔的富氮蒸气塔顶馏出物之间的间接热交换产生。泵送的液体氧流被加热来产生氧供应。

在空气分离设备的正常操作期间，富氧液体流至少间断标准地给送至缓冲罐和备用储存罐，备用储存罐容积大于缓冲罐，且位于比缓冲罐离低压塔更远，以便富氧液体累积在缓冲罐中，且富氧液体储存在备用储存罐内作为后备供应。泵送的液体氧流在换热器内加热，换热器用于将空气的至少一部分冷却至适用于其在空气分离设备内的低温精馏的温度。因此，此类汽化在正常操作期间产生了氧供应。

在空气分离设备的临时操作期间，其中空气分离设备停止操作，缓冲罐被隔离，使得缓冲罐不接收富氧液体。此时间期间的液体氧流从缓冲罐泵送来产生泵送的液体氧流，且泵送的液体氧流现在在辅助汽化器内加热来在临时操作期间产生氧供应。缓冲罐由从备用储存罐去除的后备富氧液体流来再填充。该后备流由备用储存罐内的后备供应构成。