專利名稱：一種空氣分離裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空氣分離裝置，尤其涉及一種適用于玻璃生產(chǎn)行業(yè)的空氣分
1 裝直O(jiān)
背景技術：
空氣分離裝置是利用空氣中氧氮沸點不同的原理，采用低溫精餾的方法生產(chǎn)氧氮產(chǎn)品的裝置。氮氣的應用領域越來越廣泛，包含在化學工業(yè)、石油工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、金屬冶煉及加工工業(yè)等領域，是需求急速增長的一種工業(yè)氣體。氮氣主要應用于以下行業(yè)電子封裝/化學加工/照明/熱處理/食品封裝/食品冷凍/金屬制造/玻璃生產(chǎn)/石油精煉/橡膠粉碎/生物制藥。氧氣是一種助燃劑，在工業(yè)領域應用廣泛。在玻璃生產(chǎn)線上，絕大部分浮法玻璃熔窯采用重油加熱后用壓縮空氣霧化送入窯內(nèi)燃燒熔化原料，用空分設備制取的氮氣作錫槽保護氣。為保證重油燃燒充分需加入大量助燃風，但普通空氣中78%為氮氣，不能參與燃燒，只能作煙氣排放，還帶走部分熱量，降低了熱效率。而空分設備在生產(chǎn)氮氣的同時，也獲得副產(chǎn)品氧氣或富氧。氧氣是一種助燃劑，可以利用氧氣這一特性，將空分設備制取的副產(chǎn)品送入熔窯內(nèi)助燃，節(jié)能降耗。利用氧氣助燃一方面可提高火焰溫度、加快燃料燃燒速度， 節(jié)約燃料；另一方面還可減少煙氣排放量，提高燃料熱利用率，節(jié)約能源，保護環(huán)境。以往為浮法線配備的空分設備其氧氣或富氧壓力只有0.03MPa(表壓，下同)，加上管道壓力損失，送入熔窯氧氣壓力只有0. 02MPa。噴氧量不好調(diào)節(jié)，噴氧槍不容易控制，若伸入太深，因窯內(nèi)溫度高，有燒槍的危險；收回多又會損傷池壁。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于解決上述的技術問題，提供一種可直接提供用戶使用所需的氧氣和氮氣的空氣分離裝置。本實用新型的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)一種空氣分離裝置，包括將外部空氣進行壓縮的空氣壓縮機；對空氣壓縮機輸出的空氣進行冷卻的預冷機組；凈化預冷機組輸出的空氣的純化器；供空氣分離裝置中的空氣進行熱交換的主換熱器；將空氣成分分離的精餾塔，其特征在于所述精餾塔包括相互連通的下塔，上塔和氧塔，下塔設有供空氣進入的空氣入口，上塔設有供分離后的氮氣輸出的氮氣出口，氧塔設有供分離后的氧氣輸出的氧氣出口，所述下塔將空氣冷卻分離為富氧液空和氮氣，所述下塔設有富氧液空出口，其與上塔上設置的富氧液空入口相連通；所述下塔和上塔之間設有冷凝蒸發(fā)器，所述冷凝蒸發(fā)器用于將下塔頂部的氮氣冷卻為液氮，上塔底部的液氧蒸發(fā)；所述上塔上設置富氧液空出口、氧塔上對應相連通的設置的富氧液空入口，所述上塔上設置有氧氣出口、氧塔上對應相連的設置有氧氣入口 ；所述冷凝蒸發(fā)器設有至少一個液氮出口，下塔中部、氧塔、上塔上分別和所述液氧出口對應相連的設置有液氮入口。進一步地，還包括過冷器，所述氧氣出口連接的輸出管和氮氣出口連接的輸出管依次經(jīng)過過冷器和主換熱器后，分別接入氧氣貯罐和氮氣貯罐。進一步地，還包括液氮貯槽和液氧貯槽，所述液氮出口通過管路連接到液氮貯槽， 液氮貯槽通過管路連接到氮氣貯罐；所述氧塔底部設有液氧出口，液氧出口通過管路連接到液氧貯槽，液氧貯槽通過管路連接到氧氣貯罐。進一步地，具有兩個所述液氮出口，其中一個液氮出口通過管路連接到下塔中部的液氮入口，另一個液氮出口通過管路連接到氧塔上的液氮入口、上塔上的液氮入口和液氮貯槽上的液氮入口。進一步地，所述液氮貯槽和氮氣貯罐之間設有汽化器和壓力調(diào)節(jié)閥，所述液氧貯槽和氧氣貯罐之間設有汽化器和壓力調(diào)節(jié)閥。進一步地，所述另一個液氮出口連接的管路和所述富氧空氣出口連接的管路經(jīng)過所述過冷器。進一步地，還包括膨脹機，所述氧塔上設有廢氣出口，所述廢氣出口通過管路連接所述膨脹機。進一步地，還包括連接氮氣貯罐、用于輸出壓力大于等于0.25MPa的氮氣的氮氣輸出端。進一步的，還包括連接氧氣貯罐、用于輸出壓力大于等于0. lOMPa、純度大于90% 的氧氣的氧氣輸出端。本實用新型的有益效果主要體現(xiàn)在(1)通過設置相互獨立的下塔、上塔和氧塔，采用三塔返流工藝，直接從分餾塔得到所需壓力的氮氣、氧氣，節(jié)省了氮氣、氧氣增壓設備，還可同時出產(chǎn)液氧、液氮，提取率大幅提高，高達89 %，物料、能量得到充分利用，節(jié)能環(huán)保。(2)本實用新型根據(jù)玻璃線對氮氣、氧氣壓力、純度的要求，提供一種提供可同時生產(chǎn)供玻璃生產(chǎn)線錫槽作保護氣的> 0. 25MPa的高純氮氣、供助燃的壓力為> 0. lOMPa，氧氣含量達到90%以上左右的富氧氣的空氣分離裝置，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。(3)本實用新型利用從氧塔頂部抽出的廢氣送入膨脹機進行制冷，結(jié)構(gòu)合理、流程配置簡單。(4)本實用新型的動設備少，設備維護運行成本低。以下結(jié)合附圖對本實用新型技術方案作進一步說明圖1 本實用新型的空氣分離裝置的具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1空氣過濾器35回流液氮入口[0026]3空氣壓縮機37液氮出口[0027]5預冷機組39富氧液空出口[0028]7純化器41液氮出口[0029]9主換熱器43回流液氮入口[0030]11下塔45氧氣出口[0031]13上塔47富氧液空入口[0032]15氧塔49液氮入口[0033]17過冷器51氮氣出口[0034]19液氮貯槽53液氧出口[0035]21液氧貯槽55回流液氮出口[0036]23氮氣貯罐57液氮入口[0037]25氧氣貯罐59氧氣出口[0038]27膨脹機61富氧液空入口[0039]31空氣入口63氧氣入口[0040]33富氧液空出口65液氮入口[0041]67廢氣出口
具體實施方式
以下參照
本實用新型的具體實施例。如圖1，空氣分離裝置主要包括過濾器1、空氣壓縮機3，預冷機組5、純化器7，分餾塔系統(tǒng)和儲存輸出系統(tǒng)。空氣分離裝置還包括基于PLC的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。外部空氣經(jīng)過自潔式過濾器1進行初步過濾去除雜質(zhì)后，進入離心式空氣壓縮機 3壓縮到0. SMPa(G)，然后進入預冷機組5冷卻到10攝氏度左右，再經(jīng)水分離器分離掉水分，進入純化器7?？諝庠诩兓髦腥コ鼿20、CO2, C2H2及其他碳氫化合物，出純化器的空氣其露點低于-60攝氏度，(X)2含量小于lppm。出純化器的空氣分為兩路，其主要部分進入分餾塔系統(tǒng)，經(jīng)分離后成為氮氣和液氮，以及氧氣和液氧輸出到儲存輸出系統(tǒng)。分餾塔系統(tǒng)主要包括主換熱器9，下塔11，上塔13，氧塔15，下塔11和上塔13之間的冷凝蒸發(fā)器，過冷器17，膨脹機27，以及連接上述各個部件和分餾塔系統(tǒng)的外部系統(tǒng)
的管道。進入分餾塔系統(tǒng)的空氣首先經(jīng)管道流過主換熱器9，在主換熱器9中和被返流的產(chǎn)品氧氣、氮氣和污氮等低溫氣體進行熱交換，冷卻到接近露點。這些冷卻到接近露點的空氣從管道流到下塔11下部的空氣入口 31，從空氣入口 31進入下塔11。在下塔11中，空氣和下塔11中的回流液進行熱質(zhì)交換，被進一步冷卻。由于氧氣和氮氣的液化點不同，空氣分離為富氧液空和氮氣，氮氣上升到下塔的上部，富氧液空沉積到下塔的下部。下塔11的下部設有富氧液空出口 33，其通過管道連接到上塔13的中部的富氧液空入口 47。富氧液空經(jīng)由該通路進入上塔13，沉積到上塔13的下部。上塔13和下塔11 之間具有冷凝蒸發(fā)器，下塔11頂部的氮氣進入冷凝蒸發(fā)器冷凝成液氮，而上塔13底部的富氧液空蒸發(fā)得到氧氣，也成為上塔13精餾的熱源。冷凝蒸發(fā)器上設有至少一個液氮出口， 在本實施方案中，優(yōu)選的為兩個液氮出口，分別為液氮出口 41和液氮出口 37。液氮出口 41 上連接有管道，管道分支為兩個分支管道，一個分支管道連通下塔11上部的回流液氮入口 43，液氮經(jīng)由該通路回到下塔11形成前述的回流液進行熱質(zhì)交換；另一個分支管道連接到氧塔15的液氮入口 57，冷凝后從氧塔的液氮出口 35，經(jīng)過管道和下塔的回流液氮入口 35
5進入下塔11形成前述的回流液。液氮出口 37連接有管道，該管道經(jīng)過過冷器17進行熱交換，管道出過冷器17后形成三個支路管道，一個支路管道通往儲存輸出系統(tǒng)的液氮貯槽 19，部分液氮直接經(jīng)由該支路通路儲存起來；另一個支路管道連接上塔13上部的液氮入口 49，部分液氮經(jīng)由該支路通路進入上塔13，在上塔13中精餾；第三個支路管道連接氧塔15 上部的液氮入口 65，部分液氮經(jīng)由該支路通路進入氧塔15。上塔13的下方還設有富氧液空出口 39，富氧液空出口 39通過管道連接氧塔15中部的富氧液空入口 61。上塔13的中部還設置有氧氣出口 45，氧氣出口 45通過管道連接氧塔中上部的氧氣入口 63。富氧液空和氧氣在氧塔15中精餾后，產(chǎn)品氧氣由氧塔15中部的氧氣出口 59離開氧塔15，經(jīng)由管道進入儲存輸出系統(tǒng)的氧氣貯罐25。上塔13的頂部還設有氮氣出口 51，在上塔13中精餾得到的產(chǎn)品氮氣從氮氣出口 51離開上塔13，經(jīng)由管道進入儲存輸出系統(tǒng)的氮氣貯罐23。前述輸送產(chǎn)品氧氣和產(chǎn)品氮氣的管道均依次通過過冷器 17和主換熱器9。氧塔15底部設有液氧出口 53，液氧出口 53連接到儲存輸出系統(tǒng)的液氧貯槽21。 氧塔15下部設有回流液氮出口 55，其通過管道連接下塔11上部的回流液氮入口 35。氧塔 15頂部還設有廢氣出口 67，廢氣出口 67通過管道連通到膨脹機27，廢氣管道經(jīng)過主換熱器 9，廢氣在主換熱器9中復熱到膨脹前溫度，進入空氣軸承透平膨脹機27中膨脹，制取冷量， 以平衡空氣分離裝置的冷損耗。氧塔15和上塔11的下部還分別設有不凝氣出口。在分餾塔中抽取的污氮也經(jīng)主換熱器換熱后離開分流塔系統(tǒng)，作為分子篩純化器的再生氣和冷吹氣。儲存輸出系統(tǒng)包括液氮備用和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和液氧備用和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。液氮備用和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)由兩臺50m78bar(g)低溫液氮貯槽19、兩臺M00m3/8bar(g)空浴式汽化器和二臺5m3/^bar(g)氮氣儲罐23和壓力調(diào)節(jié)閥等設備組成。液氮備用和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能是穩(wěn)定供氣管網(wǎng)的壓力和在制氮系統(tǒng)停機時可以將備用液氮氣化送入管網(wǎng)， 保證系統(tǒng)可以連續(xù)、可靠地供應氮氣。液氧備用和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)由兩臺20m78bar(g)低溫液氧貯槽21、兩臺1200m78bar(g)汽化器和二臺5m3/^bar(g)氧氣儲罐25和壓力調(diào)節(jié)閥等設備組成。液氧備用和壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能是穩(wěn)定供氣管網(wǎng)的壓力和在制氮系統(tǒng)停機時可以將備用液氮氣化送入管網(wǎng)，保證系統(tǒng)可以連續(xù)、可靠地供應氧氣。作為配套組成部分，本實用新型所述空氣分離裝置還包括連接氮氣貯罐、用于輸出壓力大于等于0. 25MPa的氮氣的氮氣輸出端；以及，連接氧氣貯罐、用于輸出壓力大于等于0. lOMPa、純度大于90%的氧氣的氧氣輸出端。當然，本實用新型尚有多種具體的實施方式，凡采用等同替換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本實用新型要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種空氣分離裝置，包括將外部空氣進行壓縮的空氣壓縮機；對空氣壓縮機輸出的空氣進行冷卻的預冷機組；凈化預冷機組輸出的空氣的純化器；供空氣分離裝置中的空氣進行熱交換的主換熱器；將空氣成分分離的精餾塔，其特征在于所述精餾塔包括相互連通的下塔，上塔和氧塔，下塔設有供空氣進入的空氣入口，上塔設有供分離后的氮氣輸出的氮氣出口，氧塔設有供分離后的氧氣輸出的氧氣出口，所述下塔將空氣冷卻分離為富氧液空和氮氣，所述下塔設有富氧液空出口，其與上塔上設置的富氧液空入口相連通；所述下塔和上塔之間設有冷凝蒸發(fā)器，所述冷凝蒸發(fā)器用于將下塔頂部的氮氣冷卻為液氮，上塔底部的液氧蒸發(fā)；所述上塔上設置富氧液空出口、氧塔上對應相連通的設置的富氧液空入口，所述上塔上設置有氧氣出口、氧塔上對應相連的設置有氧氣入口 ；所述冷凝蒸發(fā)器設有至少一個液氮出口，下塔中部、氧塔、上塔上分別和所述液氧出口對應相連的設置有液氮入
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種空氣分離裝置，其特征在于還包括過冷器，所述氧氣出口連接的輸出管和氮氣出口連接的輸出管依次經(jīng)過過冷器和主換熱器后，分別接入氧氣貯罐和氮氣貯罐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種空氣分離裝置，其特征在于還包括液氮貯槽和液氧貯槽，所述液氮出口通過管路連接到液氮貯槽，液氮貯槽通過管路連接到氮氣貯罐；所述氧塔底部設有液氧出口，液氧出口通過管路連接到液氧貯槽，液氧貯槽通過管路連接到氧氣貯罐。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種空氣分離裝置，其特征在于具有兩個所述液氮出口，其中一個液氮出口通過管路連接到下塔中部的液氮入口，另一個液氮出口通過管路連接到氧塔上的液氮入口、上塔上的液氮入口和液氮貯槽上的液氮入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣分離裝置，其特征在于所述液氮貯槽和氮氣貯罐之間設有汽化器和壓力調(diào)節(jié)閥，所述液氧貯槽和氧氣貯罐之間設有汽化器和壓力調(diào)節(jié)閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種空氣分離裝置，其特征在于所述另一個液氮出口連接的管路和所述富氧空氣出口連接的管路經(jīng)過所述過冷器。
7.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，還包括膨脹機，所述氧塔上設有廢氣出口，所述廢氣出口通過管路連接所述膨脹機。
8.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，還包括連接氮氣貯罐、用于輸出壓力大于等于0. 25MPa的氮氣的氮氣輸出端。
專利摘要本實用新型提供了一種空氣分離裝置，包括空氣壓縮機；預冷機組；純化器；主換熱器；精餾塔，所述精餾塔包括相互連通的下塔，上塔和氧塔，下塔設有空氣入口，上塔設有氮氣出口，氧塔設有氧氣出口，所述下塔設有富氧液空出口，其與上塔上設置的富氧液空入口相連通；所述下塔和上塔之間設有冷凝蒸發(fā)器，所述上塔上設置富氧液空出口、氧塔上對應相連通的設置的富氧液空入口，所述上塔上設置有氧氣出口、氧塔上對應相連的設置有氧氣入口；所述冷凝蒸發(fā)器設有至少一個液氮出口，下塔中部、氧塔、上塔上分別和所述液氧出口對應相連的設置有液氮入口。本實用新型通過設置相互獨立的下塔、上塔和氧塔，直接從分餾塔得到所需壓力的氮氣、氧氣，降低能耗。
文檔編號F25J3/04GK202195654SQ20102067013
公開日2012年4月18日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者俞士良, 史宏偉, 張琴 申請人:蘇州制氧機有限責任公司