本發(fā)明屬于空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可稀釋碳氫化合物的外壓縮空分系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

如圖1所示，外壓縮空氣分離系統(tǒng)是一種應用廣泛的大型低溫空氣分離系統(tǒng)。圖1所示的外壓縮空分系統(tǒng)，在重工業(yè)聚集地等空氣污染嚴重的地區(qū)，碳氫化合物（甲烷等）會在冷凝蒸發(fā)器K1中聚積，濃度不斷提高，當碳氫化合物濃度達到100ppm時就超過了空分系統(tǒng)安全運行的標準，當前主要采用化學方法降低冷凝蒸發(fā)器K1中碳氫化合物的濃度，但是化學方法的成本較高，工藝較復雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種可稀釋碳氫化合物的外壓縮空分系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是以下述方式實現(xiàn)的：

一種可稀釋碳氫化合物的外壓縮空分系統(tǒng)，包括下塔、上塔和主熱交換器，上塔內(nèi)設(shè)冷凝蒸發(fā)器，它還包括熱交換器；冷凝蒸發(fā)器中的液氧在氧泵的作用下經(jīng)過熱交換器，換熱后流出，上塔底部氣氧的一部分經(jīng)過主熱交換器后，在氧氣壓縮機的作用下通過熱交換器，被冷卻成液體后流向冷凝蒸發(fā)器。

如上所述的可稀釋碳氫化合物的外壓縮空分系統(tǒng)，所述上塔底部氣氧在氧氣壓縮機的作用下5%~30%通過熱交換器被冷卻成液體后流向冷凝蒸發(fā)器，其余作為產(chǎn)品直接流出冷箱。

本發(fā)明的有益效果如下：1.本發(fā)明以物理方法降低碳氫化合物濃度到安全范圍以內(nèi)，可低于100ppm，相比化學方法運營成本降低；2. 能量消耗低，改進后的空分系統(tǒng)只增加了一個氧泵、一個氧氣壓縮機和一個換熱器，相比原系統(tǒng)額外消耗的能量非常有限。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)外壓縮空分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明外壓縮空分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，AF為空氣過濾器、ATC為空氣透平壓縮機、AC為空氣冷卻塔、WC為氮水冷卻塔、EH為電加熱器、MS為分子篩吸附器、B為膨脹機增壓機、ET為透平膨脹機、E1為主熱交換器、C1為下塔、C2為上塔、K1為冷凝蒸發(fā)器、E2為過冷器、C31為氬塔Ⅰ、C32氬塔Ⅱ、K1為氬塔Ⅱ冷凝蒸發(fā)器、AP1泵Ⅰ、AP2泵Ⅱ、5為氧氣壓縮機、6為氧泵、E3為熱交換器，Air為空氣、Water為外界供水、GN₂為氣氮出口，GWN為廢氮氣出口、GO₂為氣氧出口、LO₂為液氧出口、LAr為液氬出口。

具體實施方式

本發(fā)明提供的一種可稀釋碳氫化合物的外壓縮空分系統(tǒng)，如圖2所示，包括下塔C1、上塔C2和主熱交換器E1，上塔C2內(nèi)設(shè)冷凝蒸發(fā)器K1，它還包括熱交換器E3，冷凝蒸發(fā)器K1中的液氧在氧泵6的作用下經(jīng)過熱交換器E3，換熱后流出，上塔C2底部的氣氧經(jīng)過主熱交換器E1，然后氧氣壓縮機5的作用下通過熱交換器E3，與液氧換熱后的氣氧冷卻成液體流向冷凝蒸發(fā)器K1，在這一過程中，一方面冷凝蒸發(fā)器K1中含碳氫化合物濃度較高的液氧經(jīng)換熱器E3流出，另一方面由于氣氧中的碳氫化合物含量低，其經(jīng)換熱器E3冷卻成液氧流入冷凝蒸發(fā)器K1，就會降低其中液氧碳氫化合物的濃度；在這兩方面作用下，碳氫化合物濃度高的液氧不斷流出冷凝蒸發(fā)器K1，碳氫化合物濃度低的液氧不斷流入冷凝蒸發(fā)器K1，綜合之下冷凝蒸發(fā)器K1中碳氫化合物濃度就可以維持在安全范圍內(nèi)。

優(yōu)選的，當碳氫化合物濃度超標時，經(jīng)過主熱交換器K1氣氧在氧氣壓縮機5的作用下5%~30%通過熱交換器E3被冷卻成液體后流向冷凝蒸發(fā)器K1，其余作為產(chǎn)品直接流出冷箱。

如圖2所示，所述外壓縮空分系統(tǒng)還包括依次相連的空氣過濾器AF、空氣透平壓縮機ATC、分子篩吸附器MS、膨脹機增壓機B，空氣經(jīng)空氣過濾器AF和空氣透平壓縮機ATC的除塵、清洗和預冷后進入分子篩吸附器MS，在分子篩吸附器MS中二氧化碳、水分等雜質(zhì)被吸收掉。

經(jīng)分子篩吸附器MS凈化后的空氣一部分經(jīng)膨脹機增壓機B增壓進入主熱交換器E1，再經(jīng)透平膨脹機ET流入上塔C2參與精餾，與現(xiàn)有技術(shù)中空分壓縮系統(tǒng)不同的是，空氣在上塔精餾后，上塔底部獲得的氧氣經(jīng)主熱交換器E1復熱后，在氧氣壓縮機作用下部分經(jīng)過換熱器E3冷卻成液體流入冷凝蒸發(fā)器K1，用來稀釋冷凝蒸發(fā)器K1中碳氫化合物濃度，部分作為產(chǎn)品流出；氧泵將液氧從冷凝蒸發(fā)器K1中抽出，在換熱器E3復熱成氣體后流出。這一過程中，冷凝蒸發(fā)器K1中碳氫化合物濃度較高的液氧不斷流出，碳氫化合物濃度較低的液氧不斷流入，便實現(xiàn)了以物理方式低成本降低冷凝蒸發(fā)器K1中碳氫化合物濃度的目的。上塔頂部的氮氣經(jīng)過冷器E2、主熱交換器E1復熱后流出冷箱。上塔C2中下部抽出混合氣體進入氬分離流程。

本發(fā)明相對圖1所示現(xiàn)有的外壓縮空分系統(tǒng)，增加了氧氣壓縮機5、氧泵6和熱交換器E3；主換熱器E1流出的部分（可以處于5%~100%之間，國內(nèi)生產(chǎn)環(huán)境下5%~30%之間就能滿足要求）氣氧在氧氣壓縮機5的作用下流經(jīng)換熱器E3，并在換熱器E3內(nèi)被冷凝為液氧流回上塔底部，上塔底部的液氧在氧泵6的作用下經(jīng)換熱器E3流出，并在換熱器E3內(nèi)將氣氧冷凝為液氧。由于主換熱器E1流出的氣氧碳氫化合物濃度低，其被冷凝為液氧流入上塔底部后稀釋冷凝蒸發(fā)器K1中碳氫化合物的濃度。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明整體構(gòu)思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發(fā)明的保護范圍。