[发明专利]加压产品流输送

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于输送来自空气分离设备的加压产品流的方法及系统，在所述方法及系统中，富含由空气分离设备通过低温蒸馏而分离出的空气的组分的液体流被泵送并且之后被空气分离设备的热交换器加热。更具体而言，本发明涉及这种方法及系统：在所述方法及系统中，液体流由被变速驱动器调节的变速马达泵送，加压产品流的流量被控制为将流量保持为处于设定点，并且通过感测已经泵送之后的液体流的压力以及然后利用变速驱动器控制泵的速度从而将所述压力保持在设计压力来控制加压产品流的压力。

背景技术

通过低温精馏在空气分离设备中进行空气分离以产生富含空气的组分的产品。在这样的分离过程中，空气被压缩并且被除去较高沸点的杂质，例如水蒸汽、二氧化碳以及碳氢化合物。此后，空气被冷却至适于在蒸馏塔系统中进行其精馏的温度，所述蒸馏塔系统通常具有高压塔和低压塔，所述高压塔和低压塔分别以较高压力范围和较低压力范围工作。进来的被压缩和被净化的空气在已经冷却之后被引入高压塔以使氮从空气中分离并从而产生富氮的塔顶产物以及已知为粗制（crude）液态氧或釜液的塔底产物。塔底产物的流随后被引入到低压塔内以进行进一步提纯从而成为富氧液态塔底产物以及另一种富氮蒸汽塔顶产物。这些蒸馏塔能够通过利用与低压塔的富氧液态塔底产物发生间接热传递来冷凝高压塔的富氮蒸汽塔顶产物而以热传递关系以可操作的方式相关联。所得到的冷凝液态氮能够用来对高压塔和低压塔二者进行回流（reflux）。

由富氧液体和富氮液体以及蒸汽组成的流可以用于冷却进入的被压缩且被净化的空气并且随后可以作为产品被从设备中取出。在需要处于高压下的产品通常是氧但也可能是氮的情况下，液体流可以在液体流还处于低温温度的同时被泵送，之后液体流被加热以用于产生具有压力的流。这种加热能够发生在具有一体式热交换器（能够在所有工艺压力下处理流）或者可替代地结合具有高压热交换器和低压热交换器的热交换器装置中，在结合具有高压热交换器和低压热交换器的情况下，工艺热交换器任务被划分成使得一些热交换器仅处理较低压力流，因而可以降低成本。相对于增压空气流，一体式热交换器或者高压力热交换器用来加热加压液体流。根据加压程度，得到的产品流可以是超临界流体或蒸汽。可以理解的是，所得到的加压产品的压力需要保持在待供送入管道或交付给消费者的特定设计压力。该需求被如下事实复杂化，即，空气分离设备自身会通常被设计为既在正常操作状况下又在减产（turndown）操作状况下操作，其中，在正常操作状况下，加压产品以预定流速（flow rate）输送，在减产操作状况期间，加压产品以更小的流速输送。这种操作在有周期性消费者需求的情况下特别有用。然而，加压产品流在正常操作状况和减产操作状况下均必须被以设计压力输送或者高于设计压力输送。

由于泵以实际上并不改变的特定速度操作，所以在与加压产品输送相关的现有技术控制系统中，压力受位于热交换器和泵之间的阀的控制，从泵输送的流量在固定速度和排放压力处从泵性能曲线得到。当该流量大于基于流量控制所需要的流量时，尤其是像在减产期间或者在消费者对加压产品的需求降低期间，从泵输送的流量会超过离开空气分离设备的流量并且压力控制阀上游的压力会增加。在泵两端所得到的压力差不会与泵的可靠且安全的操作相一致。为了对此进行平衡，压力传感器感测泵的出口和入口之间的压力，并且当压力差达到设定点时，再循环阀打开以允许一些被泵送的液体流再循环回到蒸馏塔，在氧产品的情况下通常是低压塔。如所了解的，并没有特别的节能系统，原因在于泵向再循环液体增加了热函。为了对此进行补偿，必须产生更多的设备制冷。这又会导致设备的功率消耗增加并且会引起运行成本增加。另外，由于泵的输出压力可以是1500psig这么高并且蒸馏塔以大约20psig操作，因而再循环阀上的应力很严重并且代表设备中的失效点。而且，用来控制泵下游的压力的阀是昂贵的低温阀，其增加了设备的制造成本。

如下文所讨论的，本发明提供一种用于输送来自空气分离设备的加压产品的方法和系统，所述方法和系统除了其它优点之外还考虑了在设计状况和减产状况二者期间输送系统的操作，而不会再循环所泵送的液体并且也不会使用用来控制压力的昂贵的低温阀。

发明内容