空氣分離設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種空氣分離設(shè)備。該空氣分離設(shè)備包括：壓縮機(jī)；雙級(jí)精餾塔，雙級(jí)精餾塔包括上精餾塔、下精餾塔和設(shè)置在上精餾塔和下精餾塔之間的冷凝蒸發(fā)器，上精餾塔的中部具有富氧液空進(jìn)口，壓縮機(jī)與上精餾塔的中部通過第一空氣輸送管路相連且接口位于富氧液空進(jìn)口下方，下精餾塔的頂部與冷凝蒸發(fā)器通過氮?dú)廨斔凸苈废噙B?？諝夥蛛x設(shè)備還包括：第三精餾塔，與上精餾塔的底部通過第二富氧液空輸送管路相連將上精餾塔產(chǎn)生的第二富氧液空輸送至第三精餾塔進(jìn)行精餾，第三精餾塔的底部設(shè)置有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器具有空氣入口和空氣出口，空氣入口與壓縮機(jī)通過第二空氣輸送管路相連，空氣出口與下精餾塔相連。降低壓縮機(jī)的排壓，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。
【專利說明】
空氣分離設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種空氣分離設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上的燃燒過程大都基于空氣為氧化劑來源，S卩21%的氧氣參與燃燒過程，而空氣中氮?dú)馕樟舜罅繜崃浚笞鳛闊煔馀懦?，造成燃料浪費(fèi)。隨著燃燒技術(shù)的不斷發(fā)展，富氧空氣作為氧化劑的燃燒過程更節(jié)能環(huán)保;在富氧環(huán)境下，燃料燃燒徹底，熱量得到充分釋放，減少燃料的熱損失，且富氧生產(chǎn)能耗低于純氧。近年來，以富氧作為氧化劑的爐型所占比例逐步升尚。
[0003]目前工業(yè)富氧空氣的制備方法主要是分離空氣，應(yīng)用最廣泛的是低溫精餾法。傳統(tǒng)做法有兩種，一種是生產(chǎn)出純氧，再混入空氣，混成所需求的富氧濃度，這種先分離后混合的方式無疑是一種能源的浪費(fèi);第二種是如申請(qǐng)?zhí)枮?01110096197.X的實(shí)用新型專利申請(qǐng)所公開的低壓富氧空氣分離工藝，其流程是雙塔正流膨脹制取富氧工藝，具體包括以下流程:
[0004](I)空氣經(jīng)過濾器過濾除雜，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮至0.38-0.44MPa，然后冷卻至5_10°C，繼續(xù)送入分子篩吸附器進(jìn)行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進(jìn)入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹，另一路空氣直接經(jīng)主換熱器冷卻至露點(diǎn)溫度，繼續(xù)經(jīng)氧蒸發(fā)器后再進(jìn)入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮?dú)猓?3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空和頂部氮?dú)饫淠旱?jīng)過冷器過冷后與膨脹機(jī)膨脹后的空氣分別進(jìn)入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮?dú)猓?4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進(jìn)入氧蒸發(fā)器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至65-80KPa，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后增壓獲得氧氣廣品。
[0005]在實(shí)際應(yīng)用中，其空壓機(jī)排壓雖然較一般空分較低(約為0.38MPa)，但由于受到主冷溫差的限制，無法進(jìn)一步降低，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種空氣分離設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中空氣分離工藝節(jié)能效果差的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種空氣分離設(shè)備，包括:壓縮機(jī);雙級(jí)精餾塔，雙級(jí)精餾塔包括上精餾塔、下精餾塔和設(shè)置在上精餾塔和下精餾塔之間的冷凝蒸發(fā)器，上精餾塔的中部具有富氧液空進(jìn)口，壓縮機(jī)與上精餾塔的中部通過第一空氣輸送管路相連且接口位于富氧液空進(jìn)口下方，下精餾塔的頂部與冷凝蒸發(fā)器通過氮?dú)廨斔凸苈废噙B以使氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器的冷凝側(cè)并加熱冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)的第二富氧液空，第二富氧液空來自上精餾塔，氮?dú)鈦碜韵戮s塔，空氣分離設(shè)備還包括:第三精餾塔，與上精餾塔的底部通過第二富氧液空輸送管路相連將上精餾塔產(chǎn)生的第二富氧液空輸送至第三精餾塔進(jìn)行精餾，第三精餾塔的底部設(shè)置有蒸發(fā)器，蒸發(fā)器具有空氣入口和空氣出口，空氣入口與壓縮機(jī)通過第二空氣輸送管路相連，空氣出口與下精餾塔相連。
[0008]進(jìn)一步地，上述第三精餾塔的頂部與上精餾塔的中部通過頂部氣體輸送管路相連且接口位于富氧液空進(jìn)口下方。
[0009]進(jìn)一步地，上述下精餾塔的底部與上精餾塔的富氧液空進(jìn)口通過第一富氧液體輸送管路相連。
[0010]進(jìn)一步地，上述空氣分離設(shè)備還包括:過冷器，設(shè)置在第一富氧液體輸送管路上。
[0011]進(jìn)一步地，上述冷凝蒸發(fā)器冷凝側(cè)與上精餾塔的頂部通過液氮輸送管路相連，且液氮輸送管路穿過過冷器設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步地，上述空氣分離設(shè)備還包括:主換熱器，設(shè)置在第二空氣輸送管路上。
[0013]進(jìn)一步地，上述上精餾塔頂部連接有產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈?，產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈芬来未┻^過冷器和主換熱器設(shè)置。
[0014]進(jìn)一步地，上述第三精餾塔底部連接有富氧氣體產(chǎn)品輸送管路，富氧氣體產(chǎn)品輸送管路穿過主換熱器設(shè)置。
[0015]進(jìn)一步地，上述空氣分離設(shè)備還包括:預(yù)冷純化單元，第一空氣輸送管路依次連接壓縮機(jī)、預(yù)冷純化單元、上精餾塔的中部，第二空氣輸送管路依次連接壓縮機(jī)、預(yù)冷純化單元和空氣入口，第一空氣輸送管路和第二空氣輸送管路在預(yù)冷純化單元的出口與壓縮機(jī)之間合并設(shè)置。
[0016]進(jìn)一步地，上述空氣分離設(shè)備還包括:增壓膨脹機(jī)，具有增壓端和膨脹端，增壓端和膨脹端按照空氣流向依次設(shè)置在第一空氣輸送管路上，且按照空氣流向膨脹端設(shè)置在主換熱器的下游;冷卻器，設(shè)置在第一空氣輸送管路上且位于增壓端與主換熱器之間。
[0017]應(yīng)用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，來自壓縮機(jī)的一路空氣經(jīng)過第一空氣輸送管路進(jìn)入上精餾塔83，并在上精餾塔中得到第二富氧液空和頂部氮?dú)?，在上精餾塔精餾時(shí)，控制其精餾條件使第二富氧液空的氧含量低于現(xiàn)有技術(shù)的氧含量，比如為70?82%，第二富氧液空進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)與位于冷凝側(cè)的氮?dú)膺M(jìn)行換熱；另一路空氣經(jīng)過第二空氣輸送管路進(jìn)入第三精餾塔的蒸發(fā)器，用以提供第三精餾塔精餾所需的上升蒸汽，并且自身被部分液化后進(jìn)入下精餾塔進(jìn)行精餾;在下精餾塔內(nèi)部分液化的空氣被精餾后得到第一富氧液空和頂部氮?dú)?頂部氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)廨斔凸苈份斔腿肜淠舭l(fā)器的冷凝側(cè)，并加熱該冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)的第二富氧液空，而自身被冷凝后部分作為下精餾塔的回流液，部分作為上精餾塔回流液。由于位于該冷凝蒸發(fā)器的第二富氧液空的氧含量低，使得在冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度降低，從而使得冷凝蒸發(fā)器的冷凝溫度降低，進(jìn)而導(dǎo)致下精餾塔壓力降低，進(jìn)一步使得壓縮機(jī)的排壓降低，而壓縮機(jī)的排壓降低將實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)能。在實(shí)現(xiàn)了上述節(jié)能效果的基礎(chǔ)上，利用第二富氧液空輸送管路將上精餾塔產(chǎn)生的氧含量較低不滿足產(chǎn)品需求的第二富氧液空輸送入第三精餾塔進(jìn)行精餾，進(jìn)而得到滿足產(chǎn)品需求的富氧產(chǎn)品。同時(shí)由于，在同一壓力下空氣比氮?dú)饫淠郎囟雀?，同時(shí)空氣出蒸發(fā)器氣液兩相的狀態(tài)，該狀態(tài)下溫度比空氣全冷凝的泡點(diǎn)溫度高，從而達(dá)到在壓縮機(jī)排氣壓力降低的同時(shí)，保證蒸發(fā)器的傳熱溫差，滿足第三精餾塔在精餾第二富氧液空過程中所需要的上升蒸汽。由此可見，本申請(qǐng)通過在應(yīng)用上精餾塔時(shí)控制其精餾條件，實(shí)現(xiàn)了降低壓縮機(jī)的排壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的；同時(shí)，利用第三精餾塔對(duì)上精餾塔產(chǎn)生的氧含量較低的第二富氧液空進(jìn)行進(jìn)一步精餾，得到了氧含量較高的富氧產(chǎn)品。本申請(qǐng)?jiān)诘玫礁谎醍a(chǎn)品的同時(shí)，能夠生產(chǎn)氮?dú)夂筒糠忠后w產(chǎn)品，廣品種類豐富，進(jìn)一步提尚廣能效益。
【附圖說明】

[0018]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的提供的空氣分離設(shè)備結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0020]其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記:
[0021 ] 10、空氣過濾器;20、壓縮機(jī);30、預(yù)冷純化單元;31、預(yù)冷裝置;32、純化裝置;40、增壓膨脹機(jī);41、增壓端;42、膨脹端;50、冷卻器;60、主換熱器;70、過冷器;81、下精餾塔;82、冷凝蒸發(fā)器;83、上精餾塔;90、第三精餾塔;91、蒸發(fā)器；101、第一空氣輸送管路；102、氮?dú)廨斔凸苈罚?03、第二富氧液空輸送管路；104、第二空氣輸送管路；105、頂部氣體輸送管路；106、第一富氧液體輸送管路;107、液氮輸送管路;108、產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈?109、富氧氣體產(chǎn)品輸送管路;110、污氮?dú)廨斔凸苈贰?br>【具體實(shí)施方式】
[0022]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0023]如【背景技術(shù)】所記載的，由于現(xiàn)有技術(shù)中空氣分離設(shè)備的限制，導(dǎo)致其所能實(shí)施的空氣分離工藝的節(jié)能效果較差。為了解決該問題，在本申請(qǐng)一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種空氣分離設(shè)備，該空氣分離設(shè)備包括壓縮機(jī)20和雙級(jí)精餾塔，雙級(jí)精餾塔包括上精餾塔83、下精餾塔81和設(shè)置在上精餾塔83和下精餾塔81之間的冷凝蒸發(fā)器82，上精餾塔83的中部具有富氧液空進(jìn)口，壓縮機(jī)20與上精餾塔83的中部通過第一空氣輸送管路101相連且接口位于富氧液空進(jìn)口下方，下精餾塔81的頂部與冷凝蒸發(fā)器82通過氮?dú)廨斔凸苈?02相連以使氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器82的冷凝側(cè)并加熱冷凝蒸發(fā)器82的蒸發(fā)側(cè)的第二富氧液空，第二富氧液空來自上精餾塔83，氮?dú)鈦碜韵戮s塔81，該空氣分離設(shè)備還包括第三精餾塔90，第三精餾塔90與上精餾塔83的底部通過第二富氧液空輸送管路103相連將上精餾塔83產(chǎn)生的第二富氧液空輸送至第三精餾塔90進(jìn)行精餾，第三精餾塔90的底部設(shè)置有蒸發(fā)器91，蒸發(fā)器91具有空氣入口和空氣出口，空氣入口與壓縮機(jī)20通過第二空氣輸送管路104相連，空氣出口與下精餾塔81相連。
[0024]來自壓縮機(jī)的一路空氣經(jīng)過第一空氣輸送管路101進(jìn)入上精餾塔83，并在上精餾塔83中得到第二富氧液空和頂部氮?dú)?，在上精餾塔83精餾時(shí)，控制其精餾條件使第二富氧液空的氧含量低于現(xiàn)有技術(shù)的氧含量，比如為70?82%，第二富氧液空進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)與位于冷凝側(cè)的氮?dú)膺M(jìn)行換熱(該氮?dú)鈦碜韵戮s塔81，具體來源見下文)；另一路空氣經(jīng)過第二空氣輸送管路104進(jìn)入第三精餾塔90的蒸發(fā)器91，用以提供第三精餾塔90精餾所需的上升蒸汽，并且自身被部分液化后進(jìn)入下精餾塔81進(jìn)行精餾;在下精餾塔81內(nèi)部分液化的空氣被精餾后得到第一富氧液空和頂部氮?dú)?頂部氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)廨斔凸苈?02輸送入冷凝蒸發(fā)器82的冷凝側(cè)，并加熱該冷凝蒸發(fā)器82的蒸發(fā)側(cè)的第二富氧液空，而自身被冷凝后一部分作為下精餾塔81的回流液，另一部分液氮去上精餾塔83精餾。由于位于該冷凝蒸發(fā)器82的第二富氧液空的氧含量低，使得在冷凝蒸發(fā)器82的蒸發(fā)溫度降低，從而使得冷凝蒸發(fā)器82的冷凝溫度降低，進(jìn)而導(dǎo)致下精餾塔81內(nèi)的壓力降低，進(jìn)一步使得壓縮機(jī)20的排壓降低，而壓縮機(jī)20的排壓降低將實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的節(jié)能。在實(shí)現(xiàn)了上述節(jié)能效果的基礎(chǔ)上，利用第二富氧液空輸送管路103將上精餾塔83產(chǎn)生的氧含量較低不滿足產(chǎn)品需求的第二富氧液空輸送入第三精餾塔90進(jìn)行精餾，進(jìn)而得到滿足產(chǎn)品需求的富氧產(chǎn)品。同時(shí)由于，在同一壓力下空氣比氮?dú)饫淠郎囟雀?，同時(shí)空氣出蒸發(fā)器91氣液兩相的狀態(tài)，該狀態(tài)下溫度比空氣全冷凝的泡點(diǎn)溫度高，從而達(dá)到在壓縮機(jī)20排氣壓力降低的同時(shí)，保證蒸發(fā)器91的傳熱溫差，滿足第三精餾塔90在精餾第二富氧液空過程中所需要的上升蒸汽。
[0025]由此可見，本申請(qǐng)通過在應(yīng)用上精餾塔83時(shí)控制其精餾條件，實(shí)現(xiàn)了降低壓縮機(jī)20的排壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的；同時(shí)，利用第三精餾塔90對(duì)上精餾塔83產(chǎn)生的氧含量較低的第二富氧液空進(jìn)行進(jìn)一步精餾，得到了氧含量較高的富氧產(chǎn)品。本申請(qǐng)?jiān)诘玫礁谎醍a(chǎn)品的同時(shí)，能夠生廣氣氣和部分液體廣品，廣品種類豐富，進(jìn)一步提尚廣能效益。
[0026]為了提高產(chǎn)品提取率，優(yōu)選如圖1所示，上述第三精餾塔90的頂部與上精餾塔83的中部通過頂部氣體輸送管路105相連且接口位于富氧液空進(jìn)口下方。將第三精餾塔90頂部產(chǎn)生的餾分氣體通過頂部氣體輸送管路105輸送至上精餾塔83中進(jìn)行繼續(xù)精餾。
[0027]為了提尚廣品提取率，優(yōu)選如圖1所不，上述下精飽塔81的底部與上精飽塔83的富氧液空進(jìn)口通過第一富氧液體輸送管路106相連。以對(duì)下精餾塔81精餾得到的富氧液空進(jìn)行進(jìn)一步精餾，在上精餾塔83精餾產(chǎn)生的第二富氧液空進(jìn)入第三精餾塔90進(jìn)一步精餾提高氧氣純度。
[0028]為了提高上精餾塔83的精餾效率，優(yōu)選如圖1所示，空氣分離設(shè)備還包括過冷器70，過冷器70設(shè)置在第一富氧液體輸送管路106上。利用過冷器對(duì)輸入上精餾塔83的第一富氧液空進(jìn)行過冷。
[0029]為了提高上精餾塔83的精餾效率，優(yōu)選上述冷凝蒸發(fā)器82冷凝側(cè)與上精餾塔83的頂部通過液氮輸送管路107相連，且液氮輸送管路107穿過過冷器70設(shè)置，以將輸送上精餾塔83的液氮過冷。
[0030]為了提高精餾效率，優(yōu)選在空氣進(jìn)入第三精餾塔90的蒸發(fā)器91之前，進(jìn)行換熱，優(yōu)選如圖1所示，上述空氣分離設(shè)備還包括主換熱器60，主換熱器60設(shè)置在第二空氣輸送管路104 上。
[0031]本申請(qǐng)精餾所得到的產(chǎn)品溫度較低，其熱量可以進(jìn)一步利用，優(yōu)選如圖1所示，上精餾塔83頂部連接有產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈?08，產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈?08依次穿過過冷器70和主換熱器60設(shè)置。利用上精餾塔83輸出的產(chǎn)品氮?dú)庾鳛檫^冷器70和主換熱器60的冷源使用，且自身被復(fù)熱?；谏鲜鐾瑯涌紤]，進(jìn)一步優(yōu)選如圖1所示，第三精餾塔90底部連接有富氧氣體產(chǎn)品輸送管路109，富氧氣體產(chǎn)品輸送管路109穿過主換熱器60設(shè)置。
[0032]優(yōu)選如圖1所示，上述空氣分離設(shè)備還包括預(yù)冷純化單元30，第一空氣輸送管路101依次連接壓縮機(jī)20、預(yù)冷純化單元30、上精餾塔83的中部，第二空氣輸送管路104依次連接壓縮機(jī)20、預(yù)冷純化單元30、和空氣入口。優(yōu)選上述第一空氣輸送管路101和第二空氣輸送管路104在預(yù)冷純化單元30的出口與壓縮機(jī)20之間合并設(shè)置。
[0033]本申請(qǐng)為了提高空氣的純化效果，優(yōu)選如圖1所示，上述預(yù)冷純化單元30包括依次相連設(shè)置在壓縮機(jī)20下游的預(yù)冷裝置31和純化裝置32。空氣經(jīng)過預(yù)冷裝置31后，空氣中的水分含量降低，同時(shí)純化裝置32中的分子篩對(duì)CO2的動(dòng)吸附容量增大，確?？諝獾募兓Ч鸒
[0034]此外，為了進(jìn)一步提高氮?dú)猱a(chǎn)品純度，優(yōu)選如圖1所示，上述上精餾塔83連接有污氮?dú)廨斔凸苈?10，污氮?dú)廨斔凸苈?10依次穿過過冷器70和主換熱器60且末端分別與預(yù)冷裝置31和純化裝置32相連。將污氮?dú)馔ㄟ^污氮?dú)廨斔凸苈?10輸送至預(yù)冷裝置31進(jìn)一步回收冷量。進(jìn)入純化裝置32的污氮?dú)庾鳛樵偕鷼庠础?br>[0035]在本申請(qǐng)優(yōu)選的實(shí)施例中，優(yōu)選如圖1所示，上述空氣分離設(shè)備還包括增壓膨脹機(jī)40和冷卻器50，增壓膨脹機(jī)40具有增壓端41和膨脹端42，增壓端41和膨脹端42按照空氣流向依次設(shè)置在第一空氣輸送管路101上，且沿空氣流動(dòng)方向膨脹端42設(shè)置在主換熱器60的下游;冷卻器50設(shè)置在第一空氣輸送管路101上且位于增壓端41與主換熱器60之間。
[0036]進(jìn)入第一空氣輸送管路101的空氣由預(yù)冷純化單元30流出后經(jīng)增壓膨脹機(jī)40的增壓端41增壓并經(jīng)過冷卻器50冷卻后，進(jìn)入主換熱器60的膨脹氣通道，然后由主換熱器60中部抽出進(jìn)入增壓膨脹機(jī)40的膨脹端42膨脹，膨脹后進(jìn)入上精餾塔83。
[0037]此外，為了保護(hù)壓縮機(jī)，優(yōu)選上述空氣分離設(shè)備還包括空氣過濾器10，空氣過濾器10設(shè)置在壓縮機(jī)20的上游對(duì)進(jìn)入壓縮機(jī)20的空氣進(jìn)行過濾以去除空氣中的粉塵等可過濾雜質(zhì)。
[0038]采用上述的空氣分離設(shè)備進(jìn)行空氣分離，其中，利用空氣分離設(shè)備的雙級(jí)精餾塔的上精餾塔83的得到氧氣含量為70?82%的第二富氧液空;第二富氧液空經(jīng)過第三精餾塔90的精餾得到氧氣含量90%以上的氣體產(chǎn)品和氧氣含量95%以上的液體產(chǎn)品，本工藝氧氣提取率97?99.5%。
[0039]由于可以利用上述空氣分離方法減低上精餾塔的富氧液空中氧氣含量，進(jìn)而可以降低壓縮機(jī)的排壓，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能；同時(shí)利用增加的第三精餾塔對(duì)上精餾塔得到的氧氣含量較低的富氧液空進(jìn)行精餾，進(jìn)而能夠得到滿足要求的氧氣產(chǎn)品。
[0040]為了更好地理解本申請(qǐng)，以下將示意性說明如何利用本申請(qǐng)圖1所示的空氣分離設(shè)備進(jìn)行空氣分離。
[0041]空氣經(jīng)空氣過濾器10過濾除雜后，進(jìn)入壓縮機(jī)20壓縮至0.315MPa，后進(jìn)入預(yù)冷裝置31、純化裝置32依次進(jìn)行預(yù)冷和凈化，凈化后的空氣壓力為0.3MPa，流量為101200Nm3/h。
[0042]凈化后的空氣分成兩路，一路空氣經(jīng)增壓膨脹機(jī)40的增壓端41增壓并經(jīng)過冷卻器50冷卻后，進(jìn)入主換熱器60的膨脹氣通道，然后由主換熱器60中部抽出進(jìn)入增壓膨脹機(jī)40的膨脹端42膨脹，膨脹后進(jìn)入上精餾塔83。另一路空氣經(jīng)主換熱器60冷卻至露點(diǎn)溫度后進(jìn)入第三精餾塔90的蒸發(fā)器91，為第三精餾塔90提供上升蒸汽，自身被部分液化后進(jìn)入下精餾塔81進(jìn)行精餾。
[0043]上精餾塔83中得到氧氣含量為81%的第二富氧液空和頂部氮?dú)?，該第二富氧液空在第三精餾塔90繼續(xù)精餾，得到90%的產(chǎn)品氧氣。該產(chǎn)品氧氣經(jīng)過主換熱器60復(fù)熱作為產(chǎn)品送出。上精餾塔83頂部氮?dú)庖来谓?jīng)過過冷器70和主換熱器60復(fù)熱后作為純氮?dú)猱a(chǎn)品送出，產(chǎn)量為50000Nm3/h;從上精餾塔83的中上部抽出的污氮?dú)庖来谓?jīng)過過冷器70和主換熱器60復(fù)熱后去預(yù)冷純化單元30。
[0044]在下精餾塔81內(nèi)部分液化的空氣被精餾后得到第一富氧液空和頂部氮?dú)?，頂部氮?dú)馔ㄟ^氮?dú)廨斔凸苈?02輸送入冷凝蒸發(fā)器82的冷凝側(cè)，并加熱該冷凝蒸發(fā)器82的蒸發(fā)側(cè)的第二富氧液空，而自身被冷凝后部分作為下精餾塔81的回流液，另一部分液氮和下精餾塔81底部第一富氧液空經(jīng)過過冷器70后進(jìn)入上精餾塔83進(jìn)行精餾。
[0045]第二富氧液空輸送管路103將上精餾塔83的第二富氧液空輸送入第三精餾塔90進(jìn)行精餾，在塔底獲得90 %的氧氣產(chǎn)品和96 %的液氧產(chǎn)品，其中液氧產(chǎn)品的產(chǎn)量為200Nm3/h，氧氣產(chǎn)品的產(chǎn)量為23150Nm3/h。
[0046]由此可見，上述工藝的壓縮機(jī)排壓為0.315MPa，相比于傳統(tǒng)純氧工藝節(jié)能約20%，相比于雙塔精饋超低壓富氧工藝節(jié)能約10%。
[0047]從以上的描述中，可以看出，本實(shí)用新型上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:
[0048]本申請(qǐng)通過控制上精餾塔的精餾條件，實(shí)現(xiàn)了降低壓縮機(jī)的排壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的；同時(shí)，利用第三精餾塔對(duì)上精餾塔產(chǎn)生的氧含量較低的第二富氧液空進(jìn)行進(jìn)一步精餾，得到了氧含量較高的富氧產(chǎn)品。同時(shí)，以空氣作為第三精餾塔中的蒸發(fā)器熱源，保證了蒸發(fā)器在原料空氣較低壓力下的傳熱溫差，為第三精餾塔提供精餾條件。進(jìn)一步地，本申請(qǐng)?jiān)诘玫礁谎醍a(chǎn)品的同時(shí)，能夠生產(chǎn)氮?dú)夂筒糠忠后w產(chǎn)品，產(chǎn)品種類豐富，進(jìn)一步提高產(chǎn)能效益。
[0049]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空氣分離設(shè)備，包括: 壓縮機(jī)(20); 雙級(jí)精餾塔，所述雙級(jí)精餾塔包括上精餾塔(83)、下精餾塔(81)和設(shè)置在所述上精餾塔(83)和下精餾塔(81)之間的冷凝蒸發(fā)器(82)，所述上精餾塔(83)的中部具有富氧液空進(jìn)口，所述壓縮機(jī)(20)與所述上精餾塔(83)的中部通過第一空氣輸送管路(101)相連且接口位于所述富氧液空進(jìn)口下方，所述下精餾塔(81)的頂部與所述冷凝蒸發(fā)器(82)通過氮?dú)廨斔凸苈?102)相連以使氮?dú)膺M(jìn)入所述冷凝蒸發(fā)器(82)的冷凝側(cè)并加熱所述冷凝蒸發(fā)器(82)的蒸發(fā)側(cè)的第二富氧液空，所述第二富氧液空來自所述上精餾塔(83)，所述氮?dú)鈦碜运鱿戮s塔(81)，其特征在于，所述空氣分離設(shè)備還包括: 第三精餾塔(90)，與所述上精餾塔(83)的底部通過第二富氧液空輸送管路(I 03)相連將所述上精餾塔(83)產(chǎn)生的第二富氧液空輸送至所述第三精餾塔(90)進(jìn)行精餾，所述第三精餾塔(90)的底部設(shè)置有蒸發(fā)器(91)，所述蒸發(fā)器(91)具有空氣入口和空氣出口，所述空氣入口與所述壓縮機(jī)(20)通過第二空氣輸送管路(104)相連，所述空氣出口與所述下精餾塔(81)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述第三精餾塔(90)的頂部與所述上精餾塔(83)的中部通過頂部氣體輸送管路(105)相連且接口位于所述富氧液空進(jìn)口下方。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述下精餾塔(81)的底部與所述上精餾塔(83)的富氧液空進(jìn)口通過第一富氧液體輸送管路(106)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述空氣分離設(shè)備還包括: 過冷器(70)，設(shè)置在所述第一富氧液體輸送管路(106)上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述冷凝蒸發(fā)器(82)冷凝側(cè)與所述上精餾塔(83)的頂部通過液氮輸送管路(107)相連，且所述液氮輸送管路(107)穿過所述過冷器(70)設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述空氣分離設(shè)備還包括: 主換熱器(60)，設(shè)置在所述第二空氣輸送管路(104)上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述上精餾塔(83)頂部連接有產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈?108)，所述產(chǎn)品氮?dú)廨敵龉苈?108)依次穿過所述過冷器(70)和所述主換熱器(60)設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述第三精餾塔(90)底部連接有富氧氣體產(chǎn)品輸送管路(109)，所述富氧氣體產(chǎn)品輸送管路(109)穿過所述主換熱器(60)設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述空氣分離設(shè)備還包括: 預(yù)冷純化單元(30)，所述第一空氣輸送管路(101)依次連接所述壓縮機(jī)(20)、所述預(yù)冷純化單元(30)、所述上精餾塔(83)的中部，所述第二空氣輸送管路(104)依次連接所述壓縮機(jī)(20)、所述預(yù)冷純化單元(30)和所述空氣入口，所述第一空氣輸送管路(101)和所述第二空氣輸送管路(104)在所述預(yù)冷純化單元(30)的出口與所述壓縮機(jī)(20)之間合并設(shè)置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的空氣分離設(shè)備，其特征在于，所述空氣分離設(shè)備還包括: 增壓膨脹機(jī)(40)，具有增壓端(41)和膨脹端(42)，所述增壓端(41)和所述膨脹端(42)按照空氣流向依次設(shè)置在所述第一空氣輸送管路(101)上，且按照所述空氣流向所述膨脹端(42)設(shè)置在所述主換熱器(60)的下游； 冷卻器(50)，設(shè)置在所述第一空氣輸送管路(101)上且位于所述增壓端(41)與所述主換熱器(60)之間。
【文檔編號(hào)】F25J3/04GK205718207SQ201620536421
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】王好民, 彭輝, 王玉磊, 王夢(mèng)抒
【申請(qǐng)人】開封黃河空分集團(tuán)有限公司