Способ и устройство для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха с помощью изменяемых выхода сжиженных продуктов и потребления электроэнергии - RU2019101500A
Код документа: RU2019101500A
Формула
1. Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха, при этом способ включает этапы:
a) сжатия (10) воздуха (2) до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока (12) сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Po;
b) очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода в системе (20) предварительной очистки с получением потока (22) сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком (12) сжатого влажного воздуха;
c) сжатия первой части потока (24) сухого воздуха в бустер-компрессоре (30) с образованием потока (32) пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
d) введения второй части потока (26) сухого воздуха и потока (32) пережатого воздуха в холодильную камеру (40) при условиях, эффективных для разделения воздуха, с образованием продукта (42) воздушного газа, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
e) отбора продукта воздушного газа из холодильной камеры, при этом продукт воздушного газа имеет первое давление PP1 продукта;
f) введения продукта воздушного газа в трубопровод (60), при этом трубопровод приспособлен для транспортировки продукта воздушного газа в место, расположенное ниже по потоку от трубопровода, при этом трубопровод работает при давлении PPL трубопровода, при этом продукт воздушного газа вводят в трубопровод при первом давлении PD1 доставки;
g) отслеживания давления PPL (PI3) трубопровода внутри трубопровода;
h) определения режима работы для управления с помощью давления PPL трубопровода с этапа g), при этом режим работы выбирают из группы, состоящей из изменяемого потребления электроэнергии, изменяемого выхода сжиженных продуктов и их комбинаций,
при этом во время периодов времени, когда режимом работы является изменяемое потребление электроэнергии, способ дополнительно включает этап:
i) регулирования одной или нескольких заданных величин давления в холодильной камере на основе давления PPL трубопровода,
при этом во время периодов времени, когда режимом работы является изменяемый выход сжиженных продуктов, способ дополнительно включает этап:
j) регулирования одной или нескольких заданных величин давления в холодильной камере на основе давления PPL трубопровода; и
k) регулирования выхода сжиженных продуктов из холодильной камеры на основе одной или нескольких заданных величин давления, регулируемых на этапе j).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап определения режима работы дополнительно включает предоставление технологического контроллера (55), приспособленного для доступа к технологическим условиям, выбранным из группы, состоящей из данных о спотовой цене для электричества, локальных запасов жидкости и их комбинаций.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что одна или несколько заданных величин давления согласно этапам i) и j) представляют собой первое давление PP1 продукта.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что во время периодов времени, когда режимом работы является изменяемый выход сжиженных продуктов, первое давление PB1 пережатия сохраняют по существу постоянным во время этапов j) и k).
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что во время периодов времени, когда режимом работы является изменяемое потребление электроэнергии, первое давление PB1 пережатия регулируют так, чтобы разность между первым давлением PD1 доставки и давлением PPL трубопровода находилась ниже заданного порогового значения, при этом заданное пороговое значение составляет предпочтительно менее 5 фунтов на квадратный дюйм, более предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что холодильная камера содержит главный теплообменник (80), систему колонн, имеющую двойную колонну (110), состоящую из колонны (140) более низкого давления и колонны (120) более высокого давления, конденсатор (150), расположенный в нижней части колонны более низкого давления, и насос (160) для жидкого кислорода.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что продуктом воздушного газа является кислород, и трубопроводом является трубопровод кислорода, и при этом насос для жидкого кислорода повышает давление жидкого кислорода из колонны более низкого давления до первого давления PP1 продукта.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что первое давление PP1 продукта регулируют на основе отслеживаемого давления PPL трубопровода.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что первое давление PB1 пережатия регулируют на основе первого давления PP1 продукта.
10. Способ получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха, при этом способ предусматривает первый режим работы и второй режим работы, при этом во время первого режима работы и второго режима работы способ включает этапы:
передачи потока (26, 32) очищенного и сжатого воздуха в холодильную камеру (40) при условиях, эффективных для криогенного разделения потока воздуха, с образованием продукта (42) воздушного газа с помощью системы колонн (110), при этом поток очищенного и сжатого воздуха находится под давлением PF подачи при попадании в холодильную камеру, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
отбора продукта воздушного газа из холодильной камеры при давлении РРО продукта;
доставки продукта воздушного газа при давлении PDO доставки в трубопровод (60) воздушного газа, при этом трубопровод воздушного газа имеет давление PPL трубопровода;
отслеживания давления PPL (PI3) трубопровода;
при этом во время первого режима работы способ дополнительно включает этапы:
уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки;
при этом во время второго режима работы способ дополнительно включает этапы: уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки; и
регулирования выхода сжиженных продуктов из холодильной камеры.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает регулирование давления РРО продукта при нахождении в холодильной камере.
12. Способ по п. 10 или 11, отличающийся тем, что этап уменьшения разности между давлением PPL трубопровода и давлением PDO доставки дополнительно включает этап регулирования давления PF (14а, 14b) подачи.
13. Способ по любому из пп. 10-12, отличающийся тем, что этап регулирования выхода сжиженных продуктов из холодильной камеры дополнительно включает этап поддержания давления PF подачи по существу постоянным.
14. Способ по любому из пп. 10-13, отличающийся тем, что продуктом воздушного газа является кислород, при этом холодильная камера содержит главный теплообменник, систему колонн, имеющую двойную колонну, состоящую из колонны более низкого давления и колонны более высокого давления, конденсатор, расположенный в нижней части колонны более низкого давления, и насос для жидкого кислорода.
15. Устройство для получения воздушных газов путем криогенного разделения воздуха, при этом устройство содержит:
a) главный воздушный компрессор (10), приспособленный для сжатия воздуха (2) до давления, подходящего для криогенной ректификации воздуха, с получением потока (12) сжатого влажного воздуха, при этом поток сжатого влажного воздуха имеет первое давление Po;
b) систему (20) предварительной очистки, приспособленную для очистки потока сжатого влажного воздуха от воды и диоксида углерода с получением потока (22) сухого воздуха, имеющего меньшие количества воды и диоксида углерода по сравнению с потоком сжатого влажного воздуха;
c) бустер-компрессор (30), находящийся в сообщении по текучей среде с системой предварительной очистки, при этом бустер-компрессор приспособлен для сжатия первой части потока (24) сухого воздуха с образованием потока пережатого воздуха, при этом поток пережатого воздуха имеет первое давление PB1 пережатия;
d) холодильную камеру (40), содержащую главный теплообменник (80), систему колонн, имеющую двойную колонну (110), состоящую из колонны (140) более низкого давления и колонны (120) более высокого давления, конденсатор (150), расположенный на нижней части колонны более низкого давления, и насос (160) для жидкого кислорода, при этом холодильная камера приспособлена для приема потока (32) пережатого воздуха и второй части потока (26) сухого воздуха при условиях, эффективных для разделения воздуха, с образованием продукта (42) воздушного газа, при этом продукт воздушного газа выбирают из группы, состоящей из кислорода, азота и их комбинаций;
e) средство для отслеживания давления (PI3) трубопровода (60), при этом трубопровод находится в сообщении по текучей среде с холодильной камерой, так что трубопровод приспособлен для приема продукта воздушного газа из холодильной камеры, при этом продукт воздушного газа имеет первое давление PP1 продукта; и
f) средство для регулирования одной или нескольких заданных величин давления устройства (55) на основе отслеживаемого давления трубопровода, при этом одну или несколько заданных величин давления устройства выбирают из группы, состоящей из давления нагнетания насоса (160) для жидкого кислорода, давления нагнетания воздушного бустер-компрессора (30), давления нагнетания главного воздушного компрессора (10) и их комбинаций;
g) средство для регулирования выхода сжиженных продуктов из холодильной камеры; и
h) технологический контроллер (55), приспособленный для выбора между первым режимом работы и вторым режимом работы, при этом первый режим работы приводит к энергосбережению, при этом второй режим работы приводит к увеличенному выходу сжиженных продуктов.
16. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что технологический контроллер дополнительно приспособлен для доступа к технологическим условиям, выбранным из группы, состоящей из данных о спотовой цене для электричества, локальных запасов жидкости и их комбинаций.
17. Устройство по п. 15 или 16, отличающееся тем, что во время второго режима работы технологический контроллер приспособлен для поддержания первого давления PB1 пережатия по существу постоянным, в то же время регулируя давление нагнетания насоса для жидкого кислорода.
18. Устройство по любому из пп. 15-17, отличающееся тем, что во время первого режима работы технологический контроллер приспособлен для регулирования первого давления PP1 продукта так, чтобы разность между первым давлением PP1 продукта и первым давлением PB1 доставки находилась ниже заданного порогового значения, при этом заданное пороговое значение составляет предпочтительно менее 5 фунтов на квадратный дюйм, более предпочтительно менее 3 фунтов на квадратный дюйм.
19. Устройство по любому из пп. 15-18, отличающееся тем, что во время периодов времени, когда режимом работы является изменяемый выход сжиженных продуктов, первое давление PB1 пережатия сохраняют по существу постоянным.
