基于深冷精餾分離空氣的方法
【專利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于深冷精餾分離空氣的方法，以小于空分裝置的額定空氣流量向空分裝置中輸入空氣；對(duì)輸入的空氣進(jìn)行過濾、壓縮、冷卻和吸附后，將吸附后的一部分空氣輸入至壓力為0.35MPa～0.45MPa，阻力為6.5KPa～9.5KPa的下塔中，以分離出液態(tài)空氣和氮?dú)猓粚⑽胶蟮牧硪徊糠挚諝廨斎胫僚蛎洐C(jī)，控制壓縮后的空氣為0.02MPa～0.035MPa；將壓縮為0.02MPa～0.035MPa的空氣以及下塔得到的液態(tài)空氣輸入至上塔，并控制上塔的壓力為0.02MPa～0.03MPa，阻力為1.5MPa～2.8MPa，以分離出氧氣。利用該方法通過空分裝置滿足氣體需求量較小的情況，并降低能源消耗。
【專利說明】基于深冷精餾分離空氣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及空氣分離【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說是涉及一種基于深冷精餾分離空氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]深冷精餾空分法也稱為低溫精餾法，其原理是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化、用熱交換使得空氣液化成包含液氧和液氮的液態(tài)空氣混合物，并利用液氮和液氮的沸點(diǎn)不同，通過精餾從混合物中分離出氧氣和氮?dú)狻?br> [0003]一般是通過深冷空分裝置來完成對(duì)空氣的深冷精餾，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的分離。在設(shè)計(jì)深冷空分裝置時(shí)，根據(jù)所需的氣體用量建成相應(yīng)型號(hào)的裝置。深冷空分裝置的型號(hào)一旦確定，該深冷空分裝置每小時(shí)的氣體輸出量也就固定不變。如，某套深冷空分裝置的型號(hào)為KD0R-8500/260，則表示該深冷空分裝置每小時(shí)的氣體產(chǎn)量為:氣氧量為8000標(biāo)準(zhǔn)立方米，液氧量為500標(biāo)準(zhǔn)立方米，液氬量為260標(biāo)準(zhǔn)立方米。
[0004]然而由于目前基于深冷空分裝置只能生產(chǎn)單一的固定氣體產(chǎn)量，這樣必然會(huì)導(dǎo)致能源以及生產(chǎn)出的氣體產(chǎn)品的浪費(fèi)。如，一套深冷空分裝置的額定產(chǎn)量為每小時(shí)的氣氧量為8000標(biāo)準(zhǔn)立方米，如果氧氣的需求量?jī)H為每小時(shí)4000標(biāo)準(zhǔn)立方米時(shí)，由于目前只能按照該套深冷空分裝置的額定氣體產(chǎn)量來輸出氣體，而輸出的氣體又無法進(jìn)行貯存，則必然會(huì)造成產(chǎn)品的浪費(fèi)，也必然導(dǎo)致了能源的浪費(fèi)，如氣體分離過程中的電能耗費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于深冷精餾分離空氣的方法，以改變深冷空分裝置的氣體產(chǎn)量固定的現(xiàn)狀，使得在氣體需求量減小時(shí)，利用空分裝置生產(chǎn)出小于額定產(chǎn)氣量的氣體，降低能源消耗。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案:一種基于深冷精餾分離空氣的方法，包括:
[0007]以小于空分裝置的額定空氣流量的流速向所述空分裝置中輸入空氣；
[0008]將輸入的所述空氣進(jìn)行過濾并壓縮至額定壓力后，對(duì)所述空氣進(jìn)行冷卻和吸附，以去除所述空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铮?br> [0009]將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的一部分輸入至所述空分裝置中精餾塔的下塔，并控制所述下塔的壓力為0.35MPa?0.45MPa，且所述下塔的阻力為6.5KPa?9.5KPa，對(duì)輸入所述下塔的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入所述下塔的空氣中分離出液態(tài)空氣和氮?dú)猓?br> [0010]將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的另一部分輸入至所述空分裝置的膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷，控制壓縮后的空氣壓力為0.02MPa?0.035MPa ；
[0011]將壓縮為0.02MPa?0.035MPa的空氣以及所述下塔得到的液態(tài)空氣輸入至所述精餾塔的上塔，并控制所述上塔的壓力為0.02MPa?0.03MPa，且所述上塔的阻力為
1.5MPa?2.8MPa，對(duì)輸入所述上塔的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入上塔的空氣中分離出氧氣。
[0012]優(yōu)選的，所述以小于空分裝置的額定空氣流量的流速向空分裝置中輸入空氣，包括:
[0013]按照每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米?35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量向空分裝置中輸入空氣，其中，每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米?35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量小于所述額定空氣流量。
[0014]優(yōu)選的，所述將輸入的所述空氣進(jìn)行過濾并壓縮至額定壓力后，對(duì)所述空氣進(jìn)行冷卻和吸附，以去除所述空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔?，包?
[0015]將輸入的所述空氣通入所述空分裝置的空氣過濾器中進(jìn)行過濾，以去除所述空氣中的機(jī)械雜質(zhì)；
[0016]將過濾后的空氣輸入至所述空分裝置的空氣壓縮機(jī)內(nèi)壓縮至額定壓力；
[0017]將壓縮至額定壓力的空氣輸出到空冷塔中，并控制空冷塔的阻力維持在
1.8KPa?4.2KPa，以將空氣冷卻至預(yù)設(shè)溫度；
[0018]將冷卻至預(yù)設(shè)溫度的所述空氣輸入至所述空分裝置的分子篩吸附器中，以去除所述空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铩?br> [0019]優(yōu)選的，所述將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的一部分輸入至所述空分裝置中精餾塔的下塔，包括:
[0020]將吸附后的所述空氣的一部分以每小時(shí)8500標(biāo)準(zhǔn)立方米?9500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流量輸入至增壓機(jī)中，并將增壓機(jī)壓縮后的空氣輸入至液氧蒸發(fā)器；
[0021]將液氧蒸發(fā)器輸出的空氣輸入到下塔進(jìn)行精餾。
[0022]優(yōu)選的，所述將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的一部分輸入至所述空分裝置的膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷，包括:
[0023]將所述吸附后的空氣的另一部分以流量為每小時(shí)4500標(biāo)準(zhǔn)立方米?5500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流速輸入至所述膨脹機(jī)進(jìn)行壓縮制冷；
[0024]對(duì)所述空氣進(jìn)行壓縮制冷，并控制壓縮后的空氣壓力為0.02MPa?0.035MPa的同時(shí)，還包括:
[0025]控制壓縮后的空氣輸出至所述膨脹機(jī)出口的溫度大于等于-166攝氏度。
[0026]優(yōu)選的，所述對(duì)下塔內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱精餾的過程中，還包括:
[0027]控制所述下塔內(nèi)生成的液態(tài)空氣的液面范圍在580mm?680mm。
[0028]優(yōu)選的，在所述上塔和所述下塔進(jìn)行換熱精餾的過程中，控制位于所述上塔和所述下塔之間的主冷的液位為2600mm?3000mm，以冷凝向所述下塔輸入的上升氣體，保證上下塔之間的換熱精餾。
[0029]經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，當(dāng)氣體需求量減少時(shí)，可以降低輸入該空分裝置的空氣流量，并通過合理調(diào)整膨脹機(jī)壓縮空氣的壓力，以及上塔和下塔精餾過程中的壓力和阻力值，即可以滿足正常分離氣體，又可以控制氣體產(chǎn)量下降，改變了空分裝置單一固定的產(chǎn)氣量的情況；同時(shí)由于輸入氣體量減少，使得壓縮空氣等耗能降低，也減少了能源的耗費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1示出了本申請(qǐng)一種基于深冷精餾分離空氣的方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；
[0032]圖2示出了本申請(qǐng)一種空分裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3示出了本申請(qǐng)一種基于深冷精餾分離空氣的方法另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035]本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種基于深冷精餾分離空氣的方法，以達(dá)到改變深冷空分裝置的產(chǎn)氣量，進(jìn)而在氣體量需求較少的情況下，可以減少能源耗費(fèi)。
[0036]參見圖1，示出了本申請(qǐng)一種基于深冷精餾分離空氣的方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖，本實(shí)施例的方法可以包括:
[0037]101，以小于空分裝置的額定空氣流量的流速向該空分裝置中輸入空氣。
[0038]發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于一套空分裝置被建成后，基于該空分裝置進(jìn)行空氣分離過程中各個(gè)工藝步驟均是以設(shè)備全負(fù)荷運(yùn)行為基礎(chǔ)的，也就是各個(gè)工藝步驟均為各個(gè)工藝參數(shù)的額定參數(shù)值下進(jìn)行的，從而使得該空分裝置的產(chǎn)氣量固定。因此，如何合理調(diào)整各個(gè)工藝過程的參數(shù)，以及改變運(yùn)行工況，以實(shí)現(xiàn)能夠通過該空分裝置得到小于額定產(chǎn)氣量則是解決問題的關(guān)鍵。
[0039]在本申請(qǐng)實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)氣量的需求減少的情況下，可以根據(jù)需要適當(dāng)降低向該空分裝置中輸入空氣的空氣流量，使得輸入空氣的空氣流量小于該空分裝置的額定空氣流量。
[0040]102，將輸入的該空氣進(jìn)行過濾并壓縮至額定壓力后，對(duì)該空氣進(jìn)行冷卻和吸附，以去除空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铩?br> [0041]將輸入的空氣進(jìn)行過濾以去除該空氣中包含的灰塵等機(jī)械雜質(zhì)；對(duì)過濾后的空氣進(jìn)行壓縮至該設(shè)定的額定壓力后，對(duì)空氣進(jìn)行冷卻，并對(duì)冷卻的空氣進(jìn)行吸附工藝處理，以去除該空分中的水分、二氧化塔和碳?xì)浠衔锏?，以得到純化的空氣?br> [0042]103，將進(jìn)行吸附后的該空氣的一部分輸入至該空分裝置中精餾塔的下塔，并控制下塔的壓力為0.35MPa?0.45MPa，且下塔的阻力為6.5KPa?9.5KPa，對(duì)輸入下塔內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入該下塔的空氣中分離出液態(tài)空氣和氮?dú)狻?br> [0043]其中，精餾塔是該空分裝置的主要組成部分，通過精餾塔完成對(duì)空氣的精餾，以最終分離出空氣。在本申請(qǐng)實(shí)施例針對(duì)雙級(jí)精餾，即以分離出空氣中的各個(gè)組分為目的。在雙級(jí)精餾中該精餾塔被分成兩部分，即該精餾塔包括有上塔和下塔兩個(gè)組成部分。
[0044]吸附后的空氣實(shí)際上被分成了兩路，一部分被輸入到精餾塔的上塔；吸附后的空氣的另一部分則先要經(jīng)過膨脹機(jī)進(jìn)行壓縮制冷后，再輸送到該精餾塔的下塔，這一工藝流程與現(xiàn)有的工藝流程相似，在此不再贅述。
[0045]與現(xiàn)有下塔精餾過程中的工況不同，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，在空氣流量降低的前提下，將下塔的壓力和阻力進(jìn)行了相應(yīng)改變，以維持下塔壓力穩(wěn)定，且能夠把下塔產(chǎn)出的液態(tài)空氣打入到上塔，既達(dá)到滿足工藝處理的需求，又能夠降低能耗。
[0046]104，將進(jìn)行吸附后的空氣的另一部分輸入至該空分裝置的膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷，控制壓縮后的空氣壓力為0.02MPa?0.035MPa。
[0047]吸附后的純化的空氣的另一部分被輸入到增加膨脹機(jī)中，以通過對(duì)該部分空氣進(jìn)行壓縮制冷，在壓縮制冷的過程中需要控制最終需要輸出的該空氣壓力為0.02MPa?
0.035Mpa，以產(chǎn)生下塔精餾所需的冷量。
[0048]由于空氣流量降低，與膨脹機(jī)現(xiàn)有的壓力控制工況相比，本申請(qǐng)中通過膨脹機(jī)壓縮該空氣的壓力值也相應(yīng)降低。由于膨脹機(jī)是空氣分離過程中消耗電能的主要設(shè)備，通過降低膨脹機(jī)壓縮空氣的壓力，可以在滿足工況需求的前提下，降低空分裝置分離空氣過程中的能耗。
[0049]其中，該壓縮后的空氣的壓力也可以理解為空氣出該膨脹機(jī)出口的壓力。
[0050]105，將壓縮為0.02MPa?0.035MPa的空氣以及該下塔得到的液態(tài)空氣輸入至精餾塔的上塔，并控制該上塔的壓力為0.02MPa?0.03MPa，且上塔的阻力為1.5MPa?2.8MPa，對(duì)輸入上塔的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入上塔的空氣中分離出氧氣。
[0051]可以理解的是，精餾塔精餾的過程是利用氧、氮的沸點(diǎn)不同，在精餾塔內(nèi)使氣體和液體經(jīng)過多次部分冷凝與部分蒸發(fā)，而使得空氣分離為氧氣和氮?dú)獾倪^程，在此過程中液體與蒸汽需要充分接觸，而液體與蒸汽的每一次接觸便是一次傳熱過程，即上升的蒸汽從下降的液體中獲得冷量，使得蒸汽中高沸點(diǎn)的組分氧冷凝成液體；液體被蒸發(fā)加熱，使得液體中低沸點(diǎn)組分氮蒸發(fā)變成蒸汽，如此循環(huán)，使得上升的蒸汽中的含氮量越來越高，而下降的液體中的含氧量越來越高，最終在上塔中得到純氮?dú)?，而在下塔中得到富含氧氣的液態(tài)空氣。因此，上塔和下塔對(duì)空氣進(jìn)行精餾的過程實(shí)際上便是上述所述的往復(fù)循環(huán)過程。在此循環(huán)過程中，下塔得到的液態(tài)空氣會(huì)進(jìn)入到下塔，以在下塔中繼續(xù)進(jìn)行精餾。
[0052]在空氣流量降低，膨脹機(jī)壓縮后的空氣壓力值降低，上塔在對(duì)空氣進(jìn)行精餾的過程中，該上塔的壓力值和阻力也相應(yīng)變換，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，該上塔的壓力范圍為
0.02MPa?0.03MPa,阻力范圍為1.5MPa?1.8MPa,以確保上塔的精餾工況。
[0053]在本申請(qǐng)實(shí)施例中，當(dāng)氣體需求量減少時(shí)，可以降低輸入該空分裝置的空氣流量，并通過合理調(diào)整膨脹機(jī)壓縮空氣的壓力，以及上塔和下塔精餾過程中的壓力和阻力值，即可以滿足正常分離氣體，又可以控制氣體產(chǎn)量下降，改變了空分裝置單一固定的產(chǎn)氣量的情況；同時(shí)由于輸入氣體量減少，使得空壓機(jī)等設(shè)備壓縮空氣的能耗降低，也減少了能源的耗費(fèi)。
[0054]可以理解的是，向該空分裝置中輸入空氣流量的流速小于該空分裝置的額定空氣流量，但是考慮到最終的產(chǎn)氣量，輸入空氣流量也不應(yīng)過小。
[0055]在實(shí)際應(yīng)用中，以上膨脹機(jī)的壓力、上塔的壓力和阻力，以及下塔的壓力和阻力是保證該空分裝置單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)氣量下降到原額定產(chǎn)氣量的一半為準(zhǔn)的，相應(yīng)的，該輸入空氣流量也應(yīng)在原額定空氣流量的一半左右?？蛇x的，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，可以按照每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米?35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量向該空分裝置中輸入空氣。其中，每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米?35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量小于該空分裝置的額定空氣流量。其中，標(biāo)準(zhǔn)立方米是指在常態(tài)下，即在I個(gè)大氣壓，20攝氏度情況下的體積值。
[0056]可選的，在實(shí)際應(yīng)用中，輸入該空分裝置的空氣的過濾可以是在空氣過濾器中完成的，則以小于該空分裝置的額定流量的流速向該空分裝置的空氣過濾器輸入空氣，以對(duì)空進(jìn)行過濾，去除該空氣中的灰塵等機(jī)械雜質(zhì)。然后，過濾后的空氣通入到該空分裝置的空氣壓縮機(jī)內(nèi)壓縮至額定壓力。對(duì)該空氣的冷卻可以是將壓縮至額定壓力后的空氣輸入到該空分裝置的空冷塔中，而對(duì)空氣的吸附則可以由空分裝置的分子篩吸附器來完成。
[0057]可選的，在本申請(qǐng)實(shí)施例中可以對(duì)空冷塔中的阻力進(jìn)行調(diào)整，具體的，可以將壓縮至額定壓力的空氣輸出到空冷塔中，并控制空冷塔的阻力維持在1.8KPa?4.2KPa，以將空氣冷卻至預(yù)設(shè)溫度。其中，該預(yù)設(shè)溫度可以為12攝氏度。
[0058]可以理解的是，在本申請(qǐng)以上任意一個(gè)實(shí)施例中，各個(gè)工藝過程中未提到的工藝參數(shù)可以與現(xiàn)有的工藝過程中的參數(shù)相似。
[0059]另外，由于空氣分離過程的冷熱量的交換，在分子篩吸附器對(duì)空氣進(jìn)行吸附后，在將吸附后的空氣的一部分輸入至下塔進(jìn)行精餾之前，還可以包括先將該部分空氣通入到增壓機(jī)中?？蛇x的，可以控制吸附后的一部分空氣以每小時(shí)8500標(biāo)準(zhǔn)立方米?9500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流量通入到增壓機(jī)中，經(jīng)壓縮后將該部分空氣輸入至液氧蒸發(fā)器，然后將液氧蒸發(fā)器輸出的空氣輸入到下塔進(jìn)行精餾。
[0060]進(jìn)一步的，吸附后的空氣中的另一部分可以先通過主換熱器然后在通入到膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷?？蛇x的，可以將吸附后的該另一部分空氣通入到主換熱器中，通過主換熱器將該另一部分空氣的溫度控制在小于-87攝氏度后，將溫度小于-87攝氏度的該部分空氣以每小時(shí)4500標(biāo)準(zhǔn)立方米?5500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流量通入到膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷，并控制壓縮后的空氣壓力為0.02MPa?0.035MPa，壓縮后的空氣的溫度小于等于-166攝氏度，從而使得輸出至該膨脹機(jī)出口的空氣溫度小于等于-166攝氏度。
[0061]可選的，在本申請(qǐng)任意一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)下塔內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱精餾的過程中，還包括:控制所述下塔內(nèi)生成的液態(tài)空氣的液面范圍在580mm?680mm。
[0062]可選的，在所述上塔和所述下塔進(jìn)行換熱精餾的過程中，控制位于所述上塔和所述下塔之間的主冷的液位為2600mm-3000mm，以冷凝向所述下塔輸入的上升氣體，保證上下塔之間的換熱精餾。
[0063]為了便于理解深冷精餾分離空氣的過程，對(duì)本申請(qǐng)中用于深冷精餾分離空氣的空分裝置進(jìn)行介紹。參見圖2，其示出了本申請(qǐng)中用于深冷精餾分離空氣的一種空分裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0064]其中，該空分裝置主要包括空氣過濾器AF，空氣壓縮機(jī)TC，空冷塔AC，分子篩吸附器MS，膨脹機(jī)ET，上塔Cl，下塔C2。該空分裝置還可以包括液氧蒸發(fā)器L0E。
[0065]在實(shí)際應(yīng)用中，為了完成精餾過程中的換熱，該空分裝置還可以包括:主冷K、主換熱器E1，水冷塔WC、過冷器E2、加熱器EH，當(dāng)然，還可以該空分裝置還可以包括冰凍機(jī)組RU和水泵WP，還可以有消音器SL。
[0066]下面結(jié)合該空分裝置對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中基于深冷精餾分離空氣的過程進(jìn)行介紹，參見圖3，其示出了本申請(qǐng)一種基于深冷精餾分離空氣的方法另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖，本實(shí)施例為一優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)施例的方法可以包括:[0067]301，按照每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米?35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量向該空分裝置中空氣過濾器AF中輸入空氣，以對(duì)空氣進(jìn)行過濾。
[0068]302，將空氣過濾器過濾后的空氣輸入至空氣壓縮機(jī)TC中壓縮至額定壓力。
[0069]303，將空氣壓縮機(jī)TC壓縮至額定壓力的空氣輸入至空冷塔AC，并控制空冷塔的阻力為1.8KPa?4.2KPa，空冷塔的液面維持在900mm?1300mm，在空冷塔中將空氣冷卻至12攝氏度。
[0070]304，將空冷塔AC輸出的空氣輸入至分子篩吸附器MS中，以去除空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铮玫郊兓目諝狻?br> [0071]305,從分子篩吸附器MS輸出的空氣一部分被控制以每小時(shí)8500標(biāo)準(zhǔn)立方米?9500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流量通入到增壓機(jī)中，然后空氣由增壓機(jī)壓縮后進(jìn)入液氧蒸發(fā)器LOE中。
[0072]在圖2中該增壓機(jī)并未畫出。
[0073]306，液氧蒸發(fā)器LOE輸出的空氣被輸入至下塔C2，控制下塔C2的壓力為
0.35MPa?0.45MPa，阻力為6.5KPa?9.5KPa，對(duì)輸入下塔內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱精餾。
[0074]其中，在對(duì)輸入下塔內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱精餾的過程中，控制下塔的液態(tài)空氣的液面580臟?620臟。
[0075]在下塔中換熱精餾最終以從空氣中分離出液態(tài)空氣和氮?dú)狻?br> [0076]可以理解的是，空氣進(jìn)入液氧蒸發(fā)器后會(huì)有部分液態(tài)氧LO產(chǎn)品輸出。
[0077]307，將分子篩吸附器MS輸出的且未通入增壓機(jī)的另一部分空氣輸入到主換熱器E1，通過主換熱器El將輸入的空氣溫度控制在小于-87攝氏度后，將該部分空氣輸入至膨脹機(jī)ET中進(jìn)行壓縮制冷。
[0078]其中，在本實(shí)施例中，控制膨脹機(jī)將空氣壓縮至壓力為0.02MPa?0.035MPa，且壓縮后的空氣溫度小于等于-166攝氏度。
[0079]308，將膨脹機(jī)ET壓縮為0.02MPa?0.035MPa的空氣以及下塔C2得到的液態(tài)空氣輸入至精餾塔的上塔Cl，并控制該上塔Cl的壓力為0.02MPa?0.03MPa，且上塔的阻力為
1.5MPa?2.8MPa，對(duì)輸入上塔的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入上塔的空氣中分離出氧氣。
[0080]可以理解的是，利用該空分裝置還可以分離出氬氣，相應(yīng)的，為了分離出氬氣，該空分裝置還可以包括:粗氬塔C3和C5，精氬塔C4，從而最終利用該空分裝置分離出液態(tài)氬LAr，在本申請(qǐng)中不對(duì)分離氬氣的過程進(jìn)行限定。
[0081]下面結(jié)合具體數(shù)據(jù)對(duì)本申請(qǐng)一種基于深冷精餾分離空氣能夠減少氣體產(chǎn)量并降低能耗來進(jìn)行說明。仍以每小時(shí)的氣體產(chǎn)量為:氣氧量為8000標(biāo)準(zhǔn)立方米，液氧量為500標(biāo)準(zhǔn)立方米的空分裝置為例，在正常情況下，該空分裝置只能實(shí)現(xiàn)每小時(shí)氧氣產(chǎn)量為8000標(biāo)準(zhǔn)立方米，液氧產(chǎn)量為500標(biāo)準(zhǔn)立方米。而通過本申請(qǐng)實(shí)施例的方法，利用該空分裝置也可以實(shí)現(xiàn)每小時(shí)氧氣量為4200標(biāo)準(zhǔn)立方米，液氧產(chǎn)量為200標(biāo)準(zhǔn)立方米。同時(shí)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，在總能耗降低的同時(shí)，本申請(qǐng)的方法單位產(chǎn)品體積的能耗也比現(xiàn)有的工藝過程中的能耗降低?？梢?，當(dāng)用戶對(duì)氧氣量需求較低時(shí)，便可以采用本申請(qǐng)的工藝方法，既避免了生產(chǎn)的氧氣的浪費(fèi)，也減少了能源消耗，降低了成本。
[0082]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。[0083]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本申請(qǐng)。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請(qǐng)的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本申請(qǐng)將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于深冷精餾分離空氣的方法，其特征在于，包括: 以小于空分裝置的額定空氣流量的流速向所述空分裝置中輸入空氣； 將輸入的所述空氣進(jìn)行過濾并壓縮至額定壓力后，對(duì)所述空氣進(jìn)行冷卻和吸附，以去除所述空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铮? 將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的一部分輸入至所述空分裝置中精餾塔的下塔，并控制所述下塔的壓力為0.35MPa~0.45MPa，且所述下塔的阻力為6.5KPa~9.5KPa，對(duì)輸入所述下塔的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入所述下塔的空氣中分離出液態(tài)空氣和氮?dú)猓? 將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的另一部分輸入至所述空分裝置的膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷，控制壓縮后的空氣壓力為0.02MPa~0.035MPa ； 將壓縮為0.02MPa~0.035MPa的空氣以及所述下塔得到的液態(tài)空氣輸入至所述精餾塔的上塔，并控制所述上塔的壓力為0.02MPa~0.03MPa，且所述上塔的阻力為1.5MPa~2.8MPa，對(duì)輸入所述上塔的空氣進(jìn)行換熱精餾，以從輸入上塔的空氣中分離出氧氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述以小于空分裝置的額定空氣流量的流速向空分裝置中輸入空氣，包括: 按照每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米~35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量向空分裝置中輸入空氣，其中，每小時(shí)20000標(biāo)準(zhǔn)立方米~35000標(biāo)準(zhǔn)立方米的空氣流量小于所述額定空氣流量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將輸入的所述空氣進(jìn)行過濾并壓縮至額定壓力后，對(duì)所述空氣進(jìn)行冷卻和吸附，以去除所述空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔?，包? 將輸入的所述空氣通入所述空分裝置的空氣過濾器中進(jìn)行過濾，以去除所述空氣中的機(jī)械雜質(zhì)； 將過濾后的空氣輸入至所述空分裝置的空氣壓縮機(jī)內(nèi)壓縮至額定壓力； 將壓縮至額定壓力的空氣輸出到空冷塔中，并控制空冷塔的阻力維持在1.8KPa~4.2KPa，以將空氣冷卻至預(yù)設(shè)溫度； 將冷卻至預(yù)設(shè)溫度的所述空氣輸入至所述空分裝置的分子篩吸附器中，以去除所述空氣中的水分、二氧化碳和碳?xì)浠衔铩?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的一部分輸入至所述空分裝置中精餾塔的下塔，包括: 將吸附后的所述空氣的一部分以每小時(shí)8500標(biāo)準(zhǔn)立方米~9500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流量輸入至增壓機(jī)中，并將增壓機(jī)壓縮后的空氣輸入至液氧蒸發(fā)器； 將液氧蒸發(fā)器輸出的空氣輸入到下塔進(jìn)行精餾。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將進(jìn)行所述吸附后的所述空氣的一部分輸入至所述空分裝置的膨脹機(jī)中進(jìn)行壓縮制冷，包括: 將所述吸附后的空氣的另一部分以流量為每小時(shí)4500標(biāo)準(zhǔn)立方米~5500標(biāo)準(zhǔn)立方米的流速輸入至所述膨脹機(jī)進(jìn)行壓縮制冷； 對(duì)所述空氣進(jìn)行壓縮制冷，并控制壓縮后的空氣壓力為0.02MPa~0.035MPa的同時(shí)，還包括: 控制壓縮后的空氣輸出至所述膨脹機(jī)出口的溫度大于等于-166攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)下塔內(nèi)的空氣進(jìn)行換熱精餾的過程中，還包括: 控制所述下塔內(nèi)生成的液態(tài)空氣的液面范圍在580mm~680mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述上塔和所述下塔進(jìn)行換熱精餾的過程中，控制位于所述上塔和所述下塔之間的主冷的液位為2600mm~3000mm，以冷凝向所述下塔輸入的上升氣體，保證上下塔之間的換熱精餾。
【文檔編號(hào)】F25J3/04GK104019630SQ201410273514
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】徐邦棋, 何歡, 黃家昌 申請(qǐng)人:重慶國(guó)際復(fù)合材料有限公司