一种快启动空气分离系统的制作方法

本发明涉及空气分离设备领域，更具体地，涉及一种快启动空气分离系统。

背景技术：

1、空气分离装置主要用于对空气进行加工分离，其原理是将常温空气液化并精馏，得到氧、氮、氩等的气态和液态产品；空气分离装置的热态开车需要经过四个阶段，分别为加温吹扫、冷却、积液、调纯，理论情况下，四个阶段耗时大致需要40小时(具体时间因空分机组大小有所差异)，前三个阶段无产品产出，若能缩短其所需时间，可以大大提高设备效益。当冷凝蒸发器蒸发侧出现液体时，冷却阶段结束，进入积液阶段，液体需要积累到一定量后冷凝蒸发器才能逐渐进入工作状态，积液过程需要空压机全负荷运行，这对于中大型的空气分离装置来讲，其耗电量相当惊人，积液阶段一般耗时十几二十几小时左右，具有较大操作空间。

2、申请公布号为cn109974394a的发明专利申请公开了一种空气分离装置及其开工阶段进行积液的方法，该发明提供的空气分离装置包括空气分离塔，所述空气分离塔包括下塔和上塔，所述上塔设置有液氮入口、空气入口、液空入口、液相出口和若干个气相出口，液氮入口的位置高于空气入口；与空气入口相连的空气输送管道；与液氮入口相连的液氮输送管道；空气分离装置开工时，将液氮和空气分别通过相应的输送管道输入到空气分离塔的上塔中，逐塔板实现上升空气的冷凝和液氮气化，冷凝的液体流至上塔内底部，形成积液。

3、上述方案主要是在上塔中接入液氮和空气，液氮气化吸热，空气被冷凝下流至上塔内底部，从而实现积液的加快，但这种方法还是要液氮冷凝的液体在上塔内底部积液到一定量才能使冷凝蒸发器工作，进行冷凝、积液这一过程所需时间长，导致整体启动速度慢，耗电量大。现有的空气分离装置在冷却阶段，下塔的冷却气体通过向上塔输送液氮的液氮输送管和向上塔输送液空的液空输送管送入上塔，用于上塔内冷凝蒸发器的冷却，因这两根管连接于上塔中上部和顶部，送入上塔的冷却气体上升通过氧、氮、污氮的放空阀流出塔外，上塔内底部和冷凝蒸发器蒸发侧很难被吹到，导致冷凝蒸发器冷却时间长，整体启动速度变慢，耗能大。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供一种快启动空气分离系统，用于解决冷却阶段，冷凝蒸发器蒸发侧很难被吹到，冷凝蒸发器冷却时间长，导致整体启动速度变慢；积液阶段，冷凝、积液这一过程所需时间长，导致整体启动速度慢的技术问题。

2、本发明采取的技术方案是，一种快启动空气分离系统，包括空气分离塔和充冷装置；所述空气分离塔包括依次连接的上塔和下塔，所述上塔和下塔之间设置有冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器的蒸发侧设置在上塔内底部，所述冷凝蒸发器的冷凝侧设置在下塔内顶部；所述空气分离塔上设置有冷却管，所述冷却管一端与上塔中下部连接、另一端与下塔顶部连接，冷却阶段，用于连通上塔中下部与下塔顶部；所述充冷装置与上塔底部连接，积液阶段，用于向冷凝蒸发器的蒸发侧充入空气分离塔产出液。

3、冷却阶段，用于下塔的冷却气体通过冷却管直接从下塔顶部送入上塔中下部，可使冷凝蒸发器蒸发侧和上塔内底部加快冷却，从而缩短冷凝蒸发器的冷却时间，加快了整体的启动速度，同时能提高冷量利用率，减小了冷却阶段的能耗；积液时，通过充冷装置将空气分离塔产出液充入上塔内底部，充入的空气分离塔产出液在上塔内底部冷凝蒸发器蒸发侧积累至一定量后，冷凝蒸发器即可开始工作，相当于省去了现有技术中冷凝蒸发器蒸发侧冷凝、积液这一过程，缩短了积液阶段的耗时，大幅加快了整体的启动速度，无需耗电，降低了运行成本；本方案通过冷却管和充冷装置既缩短了冷却、积液阶段的耗时，加快了启动速度，同时又减小了耗能，大幅提高了系统整体效益。

4、进一步的，所述充冷装置包括充冷管和充冷模块；所述充冷管出口与上塔底部连接；所述充冷模块与充冷管进口连接，积液阶段，用于向充冷管内供给空气分离塔产出液。通过充冷模块可将空气分离塔产出液通过低温截止阀快速充入充冷管中，在积液阶段，通过充冷模块向充冷管内供给空气分离塔产出液，空气分离塔产出液通过充冷管充入上塔内底部，充入的空气分离塔产出液在上塔内底部积累至一定量后，冷凝蒸发器即可开始工作，相当于省去了现有技术中冷凝蒸发器蒸发侧冷凝、积液这一过程，缩短了积液时间，无需耗电，降低了整体的运行成本。

5、进一步的，所述充冷模块与充冷管进口之间设置有低温截止阀，所述低温截止阀进口与充冷模块可拆卸连接，所述低温截止阀出口与充冷管进口固定连接。在积液完成后，通过低温截止阀截断充冷管，以使上塔和下塔能进行后续工序。

6、进一步的，所述充冷模块上连接有用于输出空气分离塔产出液的软管，所述软管通过快速接头与低温截止阀进口连接。软管能进行任意弯折，使用时更为方便，快速接头便于快接、快拆，能有效缩短连接时间，提高连接效率，使用体验更佳。

7、进一步的，所述充冷模块为带有增压装置的空气分离塔产出液储槽或槽车。空气分离塔产出液储槽或槽车能储藏大量空气分离塔产出液，从而能在积液时，快速充入上塔内底部，所需时间短，充入时间快。

8、进一步的，所述空气分离塔产出液为液氮或液氧。在空气分离装置正常运行时，上塔内底部产生的液体为液氧，若向上塔内底部充入的空气分离塔产出液为液氧时，则相当于使上塔直接过渡到积液后的正常运行状态；若向上塔内底部充入的空气分离塔产出液为液氮时，则其冷量较液氧更多，且安全性更好，也可使冷凝蒸发器进入工作状态。

9、进一步的，所述上塔底部设置有液氧取出管，所述液氧取出管上设置有阀门二，所述阀门二与上塔之间的液氧取出管上连接有液氧排放管，所述液氧排放管上设置有阀门一，所述充冷管出口连接于阀门一与液氧取出管之间的液氧排放管上。利用了原有的液氧取出管和液氧排放管，实施时无需冷箱扒砂和高空作业，能有效降低成本。

10、进一步的，从下塔到上塔的冷却管上依次设置有节流阀和截止阀。下塔压力远大于上塔压力，因此，通过节流阀节流降压后，冷却气体流入上塔下部用于冷凝蒸发器蒸发侧的冷却，截止阀主要是在冷却阶段结束后截断冷却管，防止正常生产时上塔和下塔串气，影响工况。

11、进一步的，所述下塔上设置有液氮回流管，所述液氮回流管具有第一端和第二端，所述液氮回流管的第一端用于连接下塔内顶部设置的液氮接液槽，所述液氮回流管的第二端与下塔顶部连接，所述液氮回流管第二端的高度小于液氮回流管第一端的高度，所述液氮回流管上设置有阀门。所述空气分离塔上设置有液氮输送管，所述液氮输送管的一端与液氮回流管连接，所述液氮输送管的另一端与上塔顶部连接。液氮回流管将液氮接液槽内的一部分液氮回流入下塔作为下塔的回流液，同时另一部分通过液氮输送管输入上塔作为上塔内顶部精馏段的回流液。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果为：冷却阶段，用于下塔的冷却气体通过冷却管直接从下塔内顶部送入上塔中下部，可使冷凝蒸发器蒸发侧和上塔内底部加快冷却，从而缩短冷凝蒸发器的冷却时间，加快了整体的启动速度，同时能提高冷量利用率，减小了冷却阶段的能耗；积液时，通过充冷装置将空气分离塔产出液充入上塔内底部，充入的空气分离塔产出液在上塔内底部冷凝蒸发器蒸发侧积累至一定量后，冷凝蒸发器即可开始工作，相当于省去了现有技术中冷凝蒸发器蒸发侧冷凝、积液这一过程，缩短了积液阶段的耗时，大幅加快了整体的启动速度，无需耗电，降低了运行成本；本方案通过冷却管和充冷装置既缩短了冷却、积液阶段的耗时，加快了启动速度，同时又减小了耗能，大幅提高了系统整体效益。