專利名稱：空氣分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣分離方法。
技術(shù)背景
在本發(fā)明提出之前，由于空氣的液化溫度很低(臨界溫度為-140. 7°C)，在低溫下 通過精餾來分離空氣的方法要求外界提供大量的能量來獲取相當(dāng)?shù)睦淞?。液化天然?簡 稱LNG)作為清潔燃料正在推廣使用。液化天然氣的主要成份是甲烷，常壓下的蒸發(fā)溫度 為-160°C左右。將液化天然氣作為燃料來使用時(shí)，必須將液化天然氣氣化并加熱到常溫。 如果將液化天然氣的冷量應(yīng)用到空氣分離裝置中去，無論對空氣分離還是對液化天然氣的 使用都是一舉兩得的好事。
從安全出發(fā)，常采用氮?dú)馀c液化天然氣進(jìn)行冷量交換。因此利用液化天然氣冷量 的空氣分離方法常采用氮?dú)庋h(huán)的方式。一般說來，經(jīng)過壓縮和凈化后的干凈原料空氣由 冷量交換而達(dá)到飽和溫度或部分帶液后進(jìn)入精餾塔。精餾塔由下塔、上塔及主冷凝蒸發(fā)器 組成。原料空氣在精餾塔的下塔進(jìn)行初步分離，在其底部得到富氧液空。該富氧液空被引 出后經(jīng)過過冷和節(jié)流膨脹作為回流液進(jìn)入上塔。在下塔的頂部得到氣氮，部分氣氮在冷凝 蒸發(fā)器內(nèi)被液氧所冷凝，冷凝后的一部分液氮成為下塔的回流液，另一部分液氮從冷凝蒸 發(fā)器中引出后去與另一來源的液氮匯合。一部分氣氮從下塔的頂部引出后經(jīng)過熱交換器被 加熱后部分可作為產(chǎn)品引出，其余部分則與另一股氮?dú)鈪R合后進(jìn)入氮?dú)庠鰤簷C(jī)，提高了壓 力的氮?dú)饨?jīng)過水冷卻器冷卻后進(jìn)入液化天然氣熱交換器。在該熱交換器中氮?dú)獗焕鋮s和冷 凝成液氮，而液化天然氣在該換熱器中得到氣化和被加熱成為天然氣后離開以作它用。離 開熱交換器的液氮經(jīng)過節(jié)流膨脹后進(jìn)入氣液分離器，分離出來的液氮與從主冷凝蒸發(fā)器引 出的液氮合并，經(jīng)過過冷后少部分可作為產(chǎn)品引出，大部分則經(jīng)過節(jié)流后送入上塔作為上 塔的回流液。分離出來的氣氮則返回液化天然氣熱交換器被加熱后與從下塔引出的經(jīng)熱交 換器被加熱的氣氮匯合進(jìn)入氮?dú)庠鰤簷C(jī)，完成了氮?dú)庋h(huán)。在精餾塔的上塔底部可得到液 氧和氣氧，在頂部可得到返流污氮(和返流氮)。應(yīng)用液化天然氣的冷量來分離空氣的方法 和裝置，單位產(chǎn)品的電耗已有較大下降，但對于生產(chǎn)液氧和液氮的裝置來說電耗仍比較高， 還有降低的余地。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單位產(chǎn)品的能耗更低的空氣分離方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種空氣分離方法，包括經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮并在預(yù)冷系統(tǒng)中冷卻、在凈化系統(tǒng)中除去有害雜質(zhì)的空氣在主換熱器 中由冷量交換而達(dá)到飽和溫度或部分帶液后，進(jìn)入精餾塔參與精餾， 精餾塔包括上塔、下塔、主冷凝蒸發(fā)器，在所述的上塔的底部獲得的液氧經(jīng)液空過冷器過冷后作為產(chǎn)品引出，由所述的下塔的4頂部獲 得的氮?dú)夥殖蓛陕?，一路氮?dú)庠谥骼淠舭l(fā)器冷凝為液氮后一部分去所述的下塔參 與精餾，另一部分經(jīng)液氮過冷器過冷后去所述的上塔參與精餾或經(jīng)過液氮再過冷器過冷后 作為產(chǎn)品外供，另一路氮?dú)饨?jīng)氮冷凝蒸發(fā)器冷凝成液氮后回下塔參與精餾或與出主冷凝蒸 發(fā)器的液氮匯合，
由所述的下塔的底部得到的富氧液空經(jīng)液空過冷器過冷后，經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入所述的 上塔成為回流液，
由所述的上塔的上部得到的污氣氮經(jīng)過污氣氮初步復(fù)熱后進(jìn)入返流污氮膨脹機(jī)膨脹 制冷，然后經(jīng)過污氣氮進(jìn)一步復(fù)熱后去工藝預(yù)定位置。優(yōu)選的，所述的污氣氮經(jīng)過所述的液氮過冷器、液空過冷器、主換熱器中的至少一 個(gè)完成所述的污氣氮初步復(fù)熱。優(yōu)選的，所述的污氣氮經(jīng)過所述的返流污氮膨脹機(jī)后，經(jīng)過所述的液氮過冷器、液 空過冷器、主換熱器中的至少一個(gè)完成所述的污氣氮進(jìn)一步復(fù)熱。優(yōu)選的，由所述的上塔的上部得到的純氣氮經(jīng)過純氣氮初步復(fù)熱后進(jìn)入純氣氮膨 脹機(jī)膨脹制冷，然后經(jīng)過純氣氮進(jìn)一步復(fù)熱后作為產(chǎn)品推出。優(yōu)選的，所述的純氣氮經(jīng)過所述的液氮過冷器、液空過冷器、主換熱器中的至少一 個(gè)完成所述的純氣氮初步復(fù)熱。優(yōu)選的，所述的純氣氮經(jīng)過所述的純氣氮膨脹機(jī)后，經(jīng)過所述的液氮過冷器、液空 過冷器、主換熱器、液氮再過冷器中的至少一個(gè)完成所述的純氣氮進(jìn)一步復(fù)熱。優(yōu)選的，所述的空氣分離方法通過液化天然氣提供所需冷量，所述的空氣分離方 法包括封閉氮?dú)庋h(huán)，所述的封閉氮?dú)庋h(huán)將所述的液化天然氣的冷量傳遞至精餾設(shè)備 中；由所述的下塔的頂部獲得的氮?dú)獾闹辽僖徊糠纸?jīng)過氮冷凝蒸發(fā)器冷凝后去所述的下塔 參與精餾，所述的封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)庠谝夯烊粴鈸Q熱器中與液化天然氣進(jìn)行熱量交 換并經(jīng)過氮液化過冷器冷卻后成為液氮，經(jīng)節(jié)流后得到的液氮再經(jīng)過氮冷凝蒸發(fā)器與由所 述的下塔的頂部獲得氮?dú)獾囊徊糠诌M(jìn)行熱量交換，熱量交換后在主換熱器中被氣化為氮?dú)?后再轉(zhuǎn)化為封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)猓瓿伤龅姆忾]氮?dú)庋h(huán)。優(yōu)選的，經(jīng)過氮液化過冷器冷卻為的液氮的一部分節(jié)流得到的液氮經(jīng)氮液化過冷 器、液化天然氣換熱器復(fù)熱到規(guī)定溫度后與在液化天然氣換熱器中冷卻到規(guī)定溫度的氮?dú)?匯合為進(jìn)氣氮?dú)夂筮M(jìn)入低溫氮壓機(jī)的一段壓縮得到封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)饣驓獾换蛞旱?的一部分節(jié)流得到的液氮經(jīng)氮液化過冷器、液化天然氣換熱器復(fù)熱到規(guī)定溫度后與經(jīng)低溫 氮壓機(jī)的一段壓縮后并在液化天然氣換熱器冷卻到規(guī)定溫度的氣氮匯合為進(jìn)氣氮?dú)夂筮M(jìn) 入低溫氮壓機(jī)的二段壓縮得到封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?；所述的低溫氮壓機(jī)為一臺或兩臺無 油潤滑活塞式壓縮機(jī)或透平壓縮機(jī)，所述的低溫氮壓機(jī)的一段的進(jìn)氣氮?dú)?、所述的低溫?壓機(jī)的二段的進(jìn)氣氮?dú)獾臏囟鹊陀?80°C，封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)獾膲毫Υ笥?. 4MPa。優(yōu)選的，所述的空氣分離方法還包括預(yù)冷換熱器，所述的液化天然氣經(jīng)過所述的 液化天然氣換熱器后，在所述的預(yù)冷換熱器中與冷卻介質(zhì)發(fā)生熱交換而被氣化并加熱到 O0C以上送出作為燃?xì)?；所述的冷卻介質(zhì)為循環(huán)冷卻水或乙二醇水溶液。優(yōu)選的，所述的下塔的操作壓力(表壓)大于0. 65MPa，所述的上塔的操作壓力(表 壓)大于0. 07MPa。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的空氣分離技術(shù)方案與同類技術(shù)方案相比，可使單位產(chǎn)品的能耗明顯降低，可在使用同樣液化天然 氣冷量的前提下增加液體空分產(chǎn)品的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排。


附圖1為本發(fā)明的空氣分離方法的實(shí)施例一的示意圖。
附圖2為本發(fā)明的空氣分離方法的實(shí)施例二的示意圖。
以上附圖中1、主換熱器；2、下塔；3、主冷凝蒸發(fā)器；4、上塔；5、液氮過冷器；6、 液空過冷器；7、氮冷凝蒸發(fā)器；8、返流污氮膨脹機(jī)；9、純氣氮膨脹機(jī)；10、液氮再過冷器； 11、液化天然氣換熱器；12、氮液化過冷器；13、低溫氮壓機(jī)的一段；14、低溫氮壓機(jī)的二段； 15、預(yù)冷換熱器；101、經(jīng)冷卻、凈化后的空氣；102、富氧液空；103、液氮；104、液氮；105、參與精餾的液 氮；106、產(chǎn)品液氮；107、氮?dú)猓?08、氮?dú)猓?09、氮?dú)猓?10、產(chǎn)品液氧；111、純氣氮；112、污氣 氮；113、經(jīng)膨脹的污氣氮；114、經(jīng)膨脹的純氣氮；115、氬餾分；116、液氮；201、氮?dú)猓?02、進(jìn)氣氮?dú)猓?03、氣氮；204、節(jié)流得到的液氮；205、節(jié)流得到的液氮； 206、進(jìn)氣氮?dú)猓?07、封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)猓?08、液氮；209、節(jié)流得到的液氮； 301、液化天然氣； 401、乙二醇水溶液或循環(huán)冷卻水。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一參見附圖1所示。
一種空氣分離方法，將空氣通入包括上塔4、下塔2、主冷凝蒸發(fā)器3的精餾塔中精 餾，來獲得液氧、液氮、液氬等產(chǎn)品。
經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮并在預(yù)冷系統(tǒng)中冷卻、在凈化系統(tǒng)中除去水蒸汽、二氧化碳等有 害雜質(zhì)的空氣101在主換熱器1中由冷量交換而達(dá)到飽和溫度或部分帶液后，進(jìn)入精餾塔 參與精餾。
由下塔的頂部獲得的氮?dú)?07分為兩部分，一部分氮?dú)?08進(jìn)入主冷凝蒸發(fā)器3 中冷凝成液氮116，另一部分氮?dú)?09在氮冷凝蒸發(fā)器7中參與能量交換后回到下塔2將冷 量傳遞至精餾塔中。液氮116分為兩路，一路液氮103去下塔2參與精餾，另一路液氮104 經(jīng)液氮過冷器5過冷后，一部分成為參與精餾的液氮105去上塔4參與精餾，另一部分產(chǎn)品 液氮106再經(jīng)過液氮再過冷器10過冷后作為產(chǎn)品外供。
在上塔4的底部獲得的產(chǎn)品液氧110經(jīng)液空過冷器6后作為產(chǎn)品引出。由下塔2 的底部得到的富氧液空102經(jīng)液空過冷器6過冷后，經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔4成為回流液。
該空氣分離方法包括封閉氮?dú)庋h(huán)，封閉氮?dú)庋h(huán)將液化天然氣301的冷量傳遞 至精餾設(shè)備中。封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?07在液化天然氣換熱器11中與液化天然氣301 進(jìn)行熱量交換并經(jīng)過氮液化過冷器12冷卻后成為液氮208，液氮208經(jīng)節(jié)流后得到的液氮 209再經(jīng)過氮冷凝蒸發(fā)器7與由下塔2的頂部獲得氮?dú)?09進(jìn)行熱量交換，熱量交換后在 主換熱器1中被氣化為氮?dú)?01，氮?dú)?01經(jīng)液化天然氣換熱器11冷卻到規(guī)定溫度。液氮 208的一部分節(jié)流得到的液氮204經(jīng)氮液化過冷器12、液化天然氣換熱器11復(fù)熱到規(guī)定溫度后與氮?dú)?01匯合為進(jìn)氣氮?dú)?02后進(jìn)入低溫氮壓機(jī)的一段13壓縮，得到氣氮203。液 氮208的一部分節(jié)流得到的液氮205經(jīng)氮液化過冷器12、液化天然氣換熱器11復(fù)熱到規(guī) 定溫度后與在液化天然氣換熱器11中冷卻到規(guī)定溫度的氣氮203匯合為進(jìn)氣氮?dú)?06后 進(jìn)入低溫氮壓機(jī)的二段14壓縮得到封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?07，完成封閉氮?dú)庋h(huán)。低溫 氮壓機(jī)為一臺或兩臺無油潤滑活塞式壓縮機(jī)或透平壓縮機(jī)，低溫氮壓機(jī)的一段13的進(jìn)氣 氮?dú)?02、低溫氮壓機(jī)的二段14的進(jìn)氣氮?dú)?06的溫度低于-80°C，封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?207的壓力大于3. 4MPa,即應(yīng)超過氮?dú)獾呐R界壓力。
液化天然氣301經(jīng)過液化天然氣換熱器11后，在預(yù)冷換熱器15中與乙二醇水溶 液或循環(huán)冷卻水401發(fā)生熱交換而被氣化并加熱到0°C以上送出作為燃?xì)?。冷卻后的乙二 醇水溶液或循環(huán)冷卻水401送原料空壓機(jī)中間冷卻器和末級冷卻器作為冷卻介質(zhì)，并通過 泵實(shí)施循環(huán)。
由上塔4的上部得到的污氣氮112依次經(jīng)過液氮過冷器5、液空過冷器6完成污氣 氮初步復(fù)熱后進(jìn)入返流污氮膨脹機(jī)8膨脹制冷，成為經(jīng)膨脹的污氣氮113，經(jīng)膨脹的污氣氮 113依次經(jīng)過液空過冷器6、主換熱器1完成污氣氮進(jìn)一步復(fù)熱后去工藝預(yù)定位置。
由上塔4的上部得到的純氣氮111經(jīng)過液氮過冷器5完成純氣氮初步復(fù)熱后進(jìn)入 純氣氮膨脹機(jī)9膨脹制冷，成為經(jīng)膨脹的純氣氮114，經(jīng)膨脹的純氣氮114依次經(jīng)過液氮再 過冷器10、經(jīng)過液氮過冷器5、液空過冷器6、主換熱器1完成純氣氮進(jìn)一步復(fù)熱后作為產(chǎn)品 推出。
將污氣氮112、純氣氮111進(jìn)行膨脹制冷，可以在相同的液化天然氣氣化量的情況 下，生產(chǎn)出更多的液體空分產(chǎn)品，即降低了單位產(chǎn)品的能耗。
在上塔4的適當(dāng)位置可抽出含氬較高的氬餾分115去制氬系統(tǒng)制得氬產(chǎn)品。本發(fā) 明的技術(shù)方案不局限于只生產(chǎn)液氧、液氮和液氬產(chǎn)品。如果需要，還可以同時(shí)生產(chǎn)部分氣 氧、壓力氣氮產(chǎn)品或內(nèi)壓縮氧、氮、氬產(chǎn)品。
下塔2的操作壓力(表壓)大于0. 65MPa,上塔4的操作壓力(表壓)大于0. 07MPa。
本發(fā)明的技術(shù)方案還可以用于單高氮塔只生產(chǎn)液氮產(chǎn)品和氣氮產(chǎn)品。
本發(fā)明的技術(shù)方案中，低溫氮壓機(jī)的一段13、低溫氮壓機(jī)的二段14的進(jìn)出口管的 合適位置可設(shè)置有碳?xì)浠衔镌诰€控制儀，可監(jiān)測液化天然氣301是否泄漏到該封閉氮?dú)?循環(huán)中。由于該封閉氮?dú)庋h(huán)與精餾裝置也相對封閉，可以避免液化天然氣301泄漏到精 餾裝置中而帶來的危險(xiǎn)，提高了安全性。
實(shí)施例二 參見附圖2所示。
一種空氣分離方法，將空氣通入包括上塔4、下塔2、主冷凝蒸發(fā)器3的精餾塔中精 餾，來獲得液氧、液氮、液氬等產(chǎn)品。
經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮并在預(yù)冷系統(tǒng)中冷卻、在凈化系統(tǒng)中除去水蒸汽、二氧化碳等有 害雜質(zhì)的空氣101在主換熱器1中由冷量交換而達(dá)到飽和溫度或部分帶液后，進(jìn)入精餾塔 參與精餾。
由下塔的頂部獲得的氮?dú)?07分為兩部分，一部分氮?dú)?08進(jìn)入主冷凝蒸發(fā)器3 中冷凝成液氮116，另一部分氮?dú)?09在氮冷凝蒸發(fā)器7中被冷凝后與出主冷凝蒸發(fā)器3的 液氮116匯合。液氮116分為兩路，一路液氮103去下塔2參與精餾，另一路液氮104經(jīng)液 氮過冷器5過冷后，一部分成為參與精餾的液氮105去上塔4參與精餾，另一部分產(chǎn)品液氮106再經(jīng)過節(jié)流后作為產(chǎn)品外供。在上塔4的底部獲得的產(chǎn)品液氧110經(jīng)液空過冷器6后作為產(chǎn)品引出。由下塔2 的底部得到的富氧液空102經(jīng)液空過冷器6過冷后，經(jīng)過節(jié)流膨脹進(jìn)入上塔4成為回流液。該空氣分離方法包括封閉氮?dú)庋h(huán)，封閉氮?dú)庋h(huán)將液化天然氣301的冷量傳遞 至精餾設(shè)備中。封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?07在液化天然氣換熱器11中與液化天然氣301 進(jìn)行熱量交換并經(jīng)過氮液化過冷器12冷卻后成為液氮208，液氮208經(jīng)節(jié)流后得到的液氮 209再經(jīng)過氮冷凝蒸發(fā)器7與由下塔2的頂部獲得氮?dú)?09進(jìn)行熱量交換，再在主換熱器 1中被氣化為氮?dú)?01，氮?dú)?01經(jīng)液化天然氣換熱器11冷卻到規(guī)定溫度。液氮208的一 部分節(jié)流得到的液氮204經(jīng)氮液化過冷器12、液化天然氣換熱器11復(fù)熱到規(guī)定溫度后與 氮?dú)?01匯合為進(jìn)氣氮?dú)?02后進(jìn)入低溫氮壓機(jī)的一段13壓縮，得到封閉氮?dú)庋h(huán)中的 氮?dú)?07，完成封閉氮?dú)庋h(huán)。低溫氮壓機(jī)為無油潤滑活塞式壓縮機(jī)或透平壓縮機(jī)，低溫氮 壓機(jī)的一段13的進(jìn)氣氮?dú)?02的溫度低于-80°C，封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?07的壓力大于 3. 4MPa,即應(yīng)超過氮?dú)獾呐R界壓力。液化天然氣301經(jīng)過液化天然氣換熱器11被氣化并加熱到0°C以上送出作為燃?xì)狻Ｓ缮纤?的上部得到的污氣氮112依次經(jīng)過液氮過冷器5、液空過冷器6完成污氣 氮初步復(fù)熱后進(jìn)入返流污氮膨脹機(jī)8膨脹制冷，成為經(jīng)膨脹的污氣氮113，經(jīng)膨脹的污氣氮 113依次經(jīng)過液空過冷器6、主換熱器1完成污氣氮進(jìn)一步復(fù)熱后去工藝預(yù)定位置。將污氣 氮112進(jìn)行膨脹制冷，可以在相同的液化天然氣氣化量的情況下，生產(chǎn)出更多的液體空分 產(chǎn)品，即降低了單位產(chǎn)品的能耗。由上塔4的上部得到的純氣氮111經(jīng)過液氮過冷器5液空過冷器6、主換熱器1后 作為產(chǎn)品推出。在上塔4的適當(dāng)位置可抽出含氬較高的氬餾分115去制氬系統(tǒng)制得氬產(chǎn)品。本發(fā)明的技術(shù)方案中，上塔4可以不出純氣氮111，只出污氣氮112。下塔2的操作壓力(表壓)大于0. 65MPa,上塔4的操作壓力(表壓)大于0. 07MPa。本發(fā)明的技術(shù)方案還可以用于單高氮塔只生產(chǎn)液氮產(chǎn)品和氣氮產(chǎn)品。 本發(fā)明的技術(shù)方案中，低溫氮壓機(jī)的一段13的進(jìn)出口管的合適位置可設(shè)置有碳 氫化合物在線控制儀，可監(jiān)測液化天然氣301是否泄漏到該封閉氮?dú)庋h(huán)中。由于該封閉 氮?dú)庋h(huán)與精餾裝置也相對封閉，可以避免液化天然氣301泄漏到精餾裝置中而帶來的危 險(xiǎn)，提高了安全性。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，例如產(chǎn)品液氧、液氮過冷方法的改變等都應(yīng)涵蓋在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種空氣分離方法，包括經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮并在預(yù)冷系統(tǒng)中冷卻、在凈化系統(tǒng)中除去有害雜質(zhì)的空氣(101)在主 換熱器(1)中由冷量交換而達(dá)到飽和溫度或部分帶液后，進(jìn)入精餾塔參與精餾，精餾塔包括上塔(4 )、下塔(2 )、主冷凝蒸發(fā)器(3 )，在所述的上塔(4)的底部獲得的液氧(110)經(jīng)液空過冷器(6)過冷后作為產(chǎn)品引出，由 所述的下塔的頂部獲得的氮?dú)?107)分成兩路，一路氮?dú)?108)在主冷凝蒸發(fā)器(3)冷凝為 液氮(116)后一部分去所述的下塔(2)參與精餾，另一部分經(jīng)液氮過冷器(5)過冷后去所述 的上塔(4)參與精餾或經(jīng)過液氮再過冷器(10)過冷后作為產(chǎn)品外供，另一路氮?dú)?109)經(jīng) 氮冷凝蒸發(fā)器(7)冷凝成液氮后回下塔(2)參與精餾或與出主冷凝蒸發(fā)器(3)的液氮(116) 匯合，由所述的下塔(2)的底部得到的富氧液空(102)經(jīng)液空過冷器(6)過冷后，經(jīng)過節(jié)流膨 脹進(jìn)入所述的上塔(4)成為回流液，其特征在于由所述的上塔(4)的上部得到的污氣氮(112)經(jīng)過污氣氮初步復(fù)熱后進(jìn) 入返流污氮膨脹機(jī)(8)膨脹制冷，然后經(jīng)過污氣氮進(jìn)一步復(fù)熱后去工藝預(yù)定位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離方法，其特征在于所述的污氣氮(112)經(jīng)過所述的 液氮過冷器(5)、液空過冷器(6)、主換熱器(1)中的至少一個(gè)完成所述的污氣氮初步復(fù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離方法，其特征在于所述的污氣氮(112)經(jīng)過所述的 返流污氮膨脹機(jī)(8)后，經(jīng)過所述的液氮過冷器(5)、液空過冷器(6)、主換熱器(1)中的至 少一個(gè)完成所述的污氣氮進(jìn)一步復(fù)熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離方法，其特征在于由所述的上塔(4)的上部得到的 純氣氮(111)經(jīng)過純氣氮初步復(fù)熱后進(jìn)入純氣氮膨脹機(jī)(9)膨脹制冷，然后經(jīng)過純氣氮進(jìn) 一步復(fù)熱后作為產(chǎn)品推出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣分離方法，其特征在于所述的純氣氮(111)經(jīng)過所述的 液氮過冷器(5)、液空過冷器(6)、主換熱器(1)中的至少一個(gè)完成所述的純氣氮初步復(fù)熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣分離方法，其特征在于所述的純氣氮(111)經(jīng)過所述的 純氣氮膨脹機(jī)(9 )后，經(jīng)過所述的液氮過冷器(5 )、液空過冷器(6 )、主換熱器(1)、液氮再過 冷器(10)中的至少一個(gè)完成所述的純氣氮進(jìn)一步復(fù)熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離方法，其特征在于所述的空氣分離方法通過液化 天然氣(301)提供所需冷量，所述的空氣分離方法包括封閉氮?dú)庋h(huán)，所述的封閉氮?dú)庋?環(huán)將所述的液化天然氣(301)的冷量傳遞至精餾設(shè)備中；由所述的下塔的頂部獲得的氮?dú)?(107)的至少一部分經(jīng)過氮冷凝蒸發(fā)器(7)冷凝后去所述的下塔(2)參與精餾，所述的封閉 氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?207 )在液化天然氣換熱器(11)中與液化天然氣(301)進(jìn)行熱量交換并 經(jīng)過氮液化過冷器(12)冷卻后成為液氮(208)，經(jīng)節(jié)流后得到的液氮(209)再經(jīng)過氮冷凝 蒸發(fā)器(7)與由所述的下塔(2)的頂部獲得氮?dú)?107)的一部分進(jìn)行熱量交換，熱量交換后 在主換熱器(1)中被氣化為氮?dú)?201)后再轉(zhuǎn)化為封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?207)，完成所述 的封閉氮?dú)庋h(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣分離方法，其特征在于經(jīng)過氮液化過冷器(12)冷卻 為的液氮(208)的一部分節(jié)流得到的液氮(204)經(jīng)氮液化過冷器(12)、液化天然氣換熱器 (11)復(fù)熱到規(guī)定溫度后與在液化天然氣換熱器(11)中冷卻到規(guī)定溫度的氮?dú)?201)匯合為進(jìn)氣氮?dú)?202)后進(jìn)入低溫氮壓機(jī)的一段(13)壓縮得到封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?207)或 氣氮(203)；或液氮(208)的一部分節(jié)流得到的液氮(205)經(jīng)氮液化過冷器(12)、液化天然 氣換熱器(11)復(fù)熱到規(guī)定溫度后與經(jīng)低溫氮壓機(jī)的一段(13)壓縮后并在液化天然氣換熱 器(11)冷卻到規(guī)定溫度的氣氮(203)匯合為進(jìn)氣氮?dú)?206)后進(jìn)入低溫氮壓機(jī)的二段(14) 壓縮得到封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?207);所述的低溫氮壓機(jī)為一臺或兩臺無油潤滑活塞式 壓縮機(jī)或透平壓縮機(jī)，所述的低溫氮壓機(jī)的一段(13)的進(jìn)氣氮?dú)?202)、所述的低溫氮壓 機(jī)的二段(14)的進(jìn)氣氮?dú)?206)的溫度低于-80°C，封閉氮?dú)庋h(huán)中的氮?dú)?207)的壓力 大于 3. 4MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的空氣分離方法，其特征在于所述的空氣分離方法還包括預(yù) 冷換熱器(15)，所述的液化天然氣(301)經(jīng)過所述的液化天然氣換熱器(11)后，在所述的 預(yù)冷換熱器(15)中與冷卻介質(zhì)(401)發(fā)生熱交換而被氣化并加熱到0°C以上送出作為燃 氣；所述的冷卻介質(zhì)(401)為循環(huán)冷卻水或乙二醇水溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離方法，其特征在于所述的下塔(2)的操作壓力(表 壓)大于0. 65MPa，所述的上塔(4)的操作壓力(表壓)大于0. 07MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種空氣分離方法，提高了上下塔的壓力，使用了液化天然氣的冷量，還使用了返流氣增壓透平膨脹機(jī)。本發(fā)明的空氣分離技術(shù)方案與同類技術(shù)方案相比，可使單位產(chǎn)品的能耗明顯降低，還可以在使用同樣數(shù)量的液化天然氣氣化量下生產(chǎn)出更多的液體空分產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排。
文檔編號F25J3/04GK102032756SQ201110002758
公開日2011年4月27日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者江楚標(biāo), 薛魯 申請人:蘇州市興魯空分設(shè)備科技發(fā)展有限公司