專利名稱：一種空氣分離的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種空氣分離的裝置，特別涉及到在低溫下利用精餾來分離空氣的裝置。
背景技術(shù)：
在本實用新型提出之前，在低溫下利用精餾來分離空氣是一種公知的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。整個裝置包括以下設(shè)備依次為壓縮機，預(yù)冷設(shè)備，凈化設(shè)備，增壓透平膨脹機，換熱器，精餾塔等。精餾塔則由下塔，上塔和冷凝蒸發(fā)器組成。物料以下述方式流過各個設(shè)備經(jīng)過壓縮機壓縮的空氣在預(yù)冷設(shè)備中冷卻，在凈化設(shè)備中除去水蒸汽，二氧化碳等有害雜質(zhì)后分為兩股氣流。一股氣流為膨脹制冷用空氣流，它經(jīng)過增壓機增壓及水冷器冷卻后進(jìn)入換熱器，降低溫度后進(jìn)入膨脹機，空氣對外做功，降壓降溫后，再返回?fù)Q熱器復(fù)熱后回到壓縮機的進(jìn)口或去水冷塔。另一股氣流為分離用空氣流，它經(jīng)過換熱器降溫到飽和溫度或部份帶液后進(jìn)入精餾塔的下塔的底部?？諝庠谙滤械玫匠醪椒蛛x，在底部獲得含氧較多的富氧液空，富氧液空被引出下塔后經(jīng)過過冷和節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔，作為上塔的回流液。下塔的頂部獲得氮氣，少部分可作為產(chǎn)品經(jīng)復(fù)熱后外供。其余氮氣在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)與液氧換熱而冷凝成為液氮。該液氮的一部分成為下塔的回流液，另一部分液氮被引出下塔后經(jīng)過過冷大部分經(jīng)節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔，作為上塔的回流液。少部分也可作為產(chǎn)品外供。在上塔的底部獲得液氧，一部份液氧可作為產(chǎn)品引出，大部分液氧在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)被氮氣所加熱成為氣氧，一部份氣氧也可作為產(chǎn)品經(jīng)復(fù)熱后外供。大部份氣氧則作為上升氣流參與精餾。上塔的頂部可獲得氮氣及(或)污氮氣。在上塔的適當(dāng)部位還可以抽提出含氬較高的餾份，在制氬系統(tǒng)通過精餾可獲得產(chǎn)品氬。下塔可以不出純液氮而出污液氮，這時上塔也只出污氮氣。采用這樣的裝置來分離空氣獲得不同形態(tài)的氧，氮和氬，特別是液態(tài)氧，氮產(chǎn)品及(或)壓力氧、氮產(chǎn)品。單位產(chǎn)品電耗較高。
實用新型內(nèi)容 本實用新型的目的是提出一種新的低溫下空氣分離的裝置，使單位產(chǎn)品的電耗有較大的下降，裝置的性能價格比更優(yōu)良。使用維護(hù)更簡便。
本實用新型是通過以下的技術(shù)措施來實現(xiàn)的。本實用新型的主要特征在于裝置內(nèi)依次由壓縮機，預(yù)冷設(shè)備，和凈化設(shè)備，膨脹機增壓機，水冷器，膨脹制冷空氣膨脹機，換熱器，精餾塔組成。還有將返流污氮(或返流氮)進(jìn)行降壓降溫的返流污氮(或返流氮)膨脹機。精餾塔由操作壓力為0.65MPa(表壓，下同)以上的下塔，操作壓力為0.08MPa以上的上塔和兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器組成。而且返流污氮(或返流氮)膨脹機是增壓透平膨脹機。
物料的流路如下經(jīng)過壓縮機壓縮的空氣在預(yù)冷設(shè)備中冷卻，在凈化設(shè)備中除去水蒸汽，二氧化碳等有害雜質(zhì)后分為兩股氣流。一股氣流為膨脹制冷用空氣流，它經(jīng)過膨脹機增壓機增壓及水冷器冷卻后進(jìn)入主換熱器，降低溫度后進(jìn)入膨脹制冷空氣膨脹機，空氣對外做功，降壓降溫后，再返回主換熱器復(fù)熱后回到壓縮機的進(jìn)口或去水冷塔。另一股氣流為分離用空氣流，它經(jīng)過換熱器降溫到飽和溫度或部分帶液后，進(jìn)入精餾塔的下塔的底部，成為下塔的上升氣流，在塔板上與下降液流充分接觸進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在下塔的底部獲得含氧較多的富氧液空。該富氧液空被引出下塔后，先經(jīng)過液空過冷器被由上塔頂部來的返流污氮(和返流氮)過冷，再經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔成為上塔的回流液之一。在下塔的頂部獲得的氮氣，少部分可作為產(chǎn)品經(jīng)復(fù)熱后外供。大部分氮氣在兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器內(nèi)與液氧換熱而冷凝成液氮。該液氮的一部分成為下塔的回流液，其余的液氮從冷凝蒸發(fā)器引出后，經(jīng)過液氮過冷器被由上塔頂部來的返流污氮(和返流氮)過冷，少部分作為產(chǎn)品外供；大部分經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔的頂部成為上塔的另一支回流液。上述兩股回流液成為上塔的下降液流。在塔板上下降液流與上升氣流充分接觸進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在上塔的底部獲得液氧，少部分可作為產(chǎn)品外供，大部分液氧在兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器內(nèi)被氮氣加熱成氣氧，少部分氣氧可作為產(chǎn)品經(jīng)復(fù)熱后外供，其余氣氧則作為上升氣流。上塔的頂部獲得的返流污氮(或返流氮)進(jìn)入返流污氮(或返流氮)膨脹機，氣體對外做功，降壓降溫后再返回主換熱器復(fù)熱后進(jìn)入工藝預(yù)定位置。當(dāng)上塔的頂部獲得大量純氮氣產(chǎn)品(又稱返流氮)時，進(jìn)入返流污氮(或返流氮)膨脹機的氣體就是產(chǎn)品氮氣(返流氮)。下塔也可以不出純液氮而出污液氮，這時上塔也只出污氮氣。
在本實用新型中，進(jìn)入返流污氮(或返流氮)膨脹機的氣體可以在液氮過冷器前，或液氮過冷器后，或液空過冷器后，或主換熱器的某一位置后。
在本實用新型中，膨脹制冷用空氣膨脹機和返流污氮(或返流氮)膨脹機是同時開動運行的。
在本實用新型中，返流污氮(或返流氮)膨脹機是增壓透平膨脹機。
在本實用新型中，可設(shè)置低溫預(yù)冷器，由外界的致冷機組，如氟利昂致冷機組，氨致冷機組等向相關(guān)氣流提供冷量。
在本實用新型中，可設(shè)置高壓換熱器及低溫泵，在外供液體產(chǎn)品的同時，生產(chǎn)部分內(nèi)壓縮氣體產(chǎn)品。
本實用新型實施上述技術(shù)措施之后，單位產(chǎn)品的電耗有明顯的下降，初步測祘可降低10％?？蓛?yōu)化性能價格比。使用和維修也更方便和經(jīng)濟(jì)。


附圖1，2分別為實施例一，二的空氣分離裝置示意圖。內(nèi)中設(shè)備序號如下1為膨脹機增壓機，2為水冷器，3為主換熱器，4為膨脹制冷空氣膨脹機，5為精餾塔，6為下塔，7為上塔，8為冷凝蒸發(fā)器，9為液空過冷器，10為液氮過冷器，11為返流污氮膨脹機，12為低溫預(yù)冷器，13為低溫致冷機組。此外相關(guān)的物料流也作如下編號101為原料空氣，102為膨脹制冷用原料空氣，103為分離用原料空氣，104為富氧液空，105為返流污氮(或返流氮)，106為液氧產(chǎn)品，107為液氮，108為液氮產(chǎn)品，109為氬餾分。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
實施例一 空氣分離的裝置依次由壓縮機，預(yù)冷設(shè)備，凈化設(shè)備，膨脹機增壓機1，水冷器2，主換熱器3，膨脹制冷空氣膨脹機4，精餾塔5，液空過冷器9，液氮過冷器10和返流污氮(或返流氮)膨脹機11組成。精餾塔5由下塔6，上塔7和兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器8組成。物料如下流動經(jīng)過壓縮機壓縮的并在預(yù)冷設(shè)備中冷卻，在凈化設(shè)備中除去水蒸汽，二氧化碳等有害雜質(zhì)后的原料空氣101分為兩股氣流。一股氣流為膨脹制冷用原料空氣流102，它經(jīng)過膨脹機增壓機1增壓及水冷器2冷卻后進(jìn)入主換熱器3，降低溫度后進(jìn)入膨脹制冷用空氣膨脹機4，，空氣對外做功，降壓降溫后，再返回主換熱器3復(fù)熱后回到壓縮機的進(jìn)口或去水冷塔。另一股氣流為分離用原料空氣流103，它經(jīng)過主換熱器3降溫到飽和溫度或部分帶液后，進(jìn)入精餾塔5的下塔6，下塔6的操作壓力是0.65MPa，上塔7的操作壓力是0.08MPa。分離用原料空氣流103進(jìn)入下塔6的底部，成為下塔6的上升氣流，在塔板上與下降液流充分接觸進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在下塔6的底部獲得含氧較多的富氧液空104。該富氧液空104被引出下塔6后，先經(jīng)過液空過冷器9被由上塔7頂部來的返流污氮105過冷，再經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔7成為上塔7的回流液之一。在下塔6的頂部獲得氮氣，少部分氮氣可作為產(chǎn)品經(jīng)復(fù)熱后外供，大部分氮氣在兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器8內(nèi)與液氧換熱而冷凝成液氮。該液氮的一部分成為下塔6的回流液，其余液氮107經(jīng)過液氮過冷器10被由上塔7頂部來的返流污氮105過冷，少部分可作為產(chǎn)品108外供；大部分經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔7的頂部成為上塔7的另一支回流液。上述兩股回流液成為上塔7的下降液流。在塔板上下降液流與上升氣流充分接觸進(jìn)行熱量和質(zhì)量的交換。在上塔7的底部獲得液氧，少部分液氧可作為產(chǎn)品106外供，大部分液氧在兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器8內(nèi)被氮氣加熱成氣氧，少部分氣氧可作為產(chǎn)品經(jīng)復(fù)熱后外供，其余氣氧成為上塔7的上升氣流。在上塔7的頂部獲得的返流污氮105在液氮過冷器10和液空過冷器9中復(fù)熱后進(jìn)入返流污氮膨脹機11，氣體對外做功，降壓降溫后，再返還主換熱器3復(fù)熱后進(jìn)入工藝預(yù)定位置。膨脹制冷空氣膨脹機4和返流污氮膨脹機11是同時開動運行的。
在上塔的適當(dāng)位置抽出含氬較高的氬餾份109去制氬系統(tǒng)制得氬產(chǎn)品。
實施例二 在與實施例一相同的空氣分離裝置的情況中，為了降低產(chǎn)品的能耗，在主換熱器3的適當(dāng)部位設(shè)置低溫預(yù)冷器12。并采用低溫致冷機組13向空氣提供冷量。
權(quán)利要求1.一種空氣分離的裝置，依次由(1)對空氣進(jìn)行加壓，冷卻和除去有害雜質(zhì)使之成為原料空氣的壓縮機，預(yù)冷設(shè)備，和凈化設(shè)備，(2)對膨脹制冷用空氣進(jìn)行增壓和冷卻的膨脹機增壓機(1)，水冷器(2)，以及將膨脹制冷用空氣進(jìn)行降壓降溫的膨脹制冷用空氣膨脹機(4)，(3)對各種不同的流體進(jìn)行冷熱交換的主換熱器(3)，過冷器(9)，(10)，(4)將分離用原料空氣進(jìn)行分離獲得產(chǎn)品的精餾塔(5)組成，其特征在于(1)還有將返流污氮或返流氮進(jìn)行降壓降溫的返流污氮或返流氮膨脹機(11)，(2)精餾塔(5)是雙級精餾塔，由操作壓力為0.65MPa(表壓)以上的下塔(6)，操作壓力為0.08MPa(表壓)以上的上塔(7)和兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器(8)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣分離裝置，其特征在于返流污氮或返流氮膨脹機(11)是增壓透平膨脹機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣分離的裝置，其特征在于設(shè)有從外界取得冷量的低溫預(yù)冷器(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣分離的裝置，其特征在于向低溫預(yù)冷器(12)提供冷量的致冷機組是低溫致冷機組(13)。
專利摘要一種空氣分離的裝置，涉及到在低溫下利用精餾來分離空氣的裝置。在空氣分離的過程中，使用了膨脹制冷用原料空氣和返流污氮(或返流氮)這兩種不同工質(zhì)的膨脹機。膨脹制冷用原料空氣和返流污氮(或返流氮)各自在不同的壓力和不同的溫度下進(jìn)行膨脹，為空氣分離過程提供冷量。分離過程采用雙級精餾塔，精餾塔由下塔、上塔和兩塔之間的冷凝蒸發(fā)器組成。下塔的操作壓力是0.65MPa(表壓)以上，上塔的操作壓力是0.08MPa(表壓)以上。采用這樣的裝置來分離空氣，單位產(chǎn)品的電耗有明顯的下降，可優(yōu)化性能價格比，使用和維修也更方便和經(jīng)濟(jì)。
文檔編號F25J3/04GK2750269SQ20042008064
公開日2006年1月4日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者江楚標(biāo) 申請人:蘇州市興魯空分設(shè)備科技發(fā)展有限公司