專(zhuān)利名稱(chēng)：空氣分離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣分離裝置。
眾所周知，空氣分離裝置是利用低溫精餾(即分餾法)或變壓吸附法來(lái)分離空氣的。例如，氧氣或氮?dú)饽菢拥目諝夥蛛x產(chǎn)品經(jīng)常要求高壓。在某些埸合，該高壓通常大于進(jìn)行分離時(shí)的壓力。因此，空氣分離裝置一般可能包括產(chǎn)品壓縮機(jī)。
US-A-4382366涉及一種制氧機(jī)，其中氧產(chǎn)品壓縮機(jī)直接由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。從分離氧產(chǎn)品的精餾塔中抽取含有足夠量的助燃氧氣的廢氮?dú)饬鞑⑶以谖幢贿M(jìn)一步壓縮的情況下被引入到燃燒燃料氣的燃燒室中。煙氣在渦輪膨脹機(jī)內(nèi)膨脹。通過(guò)與來(lái)自渦輪膨脹機(jī)的煙氣的熱交換產(chǎn)生被供給到蒸汽輪機(jī)的蒸汽。氧產(chǎn)品壓縮機(jī)、制氧機(jī)的空氣壓縮機(jī)、蒸汽輪機(jī)和渦輪壓縮機(jī)相互被耦合在一起。這樣的裝置不能大量地生產(chǎn)氮產(chǎn)品。
已經(jīng)公知一種生產(chǎn)單一氮產(chǎn)品的空氣分離裝置，這種空氣分離裝置每天生產(chǎn)出1000多噸高壓氮產(chǎn)品。因此這樣的空氣分離裝置就需要大型的氮產(chǎn)品壓縮機(jī)。這樣的氮產(chǎn)品壓縮機(jī)通常是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
在生產(chǎn)氮產(chǎn)品的過(guò)程中，有時(shí)氮產(chǎn)品的壓力是需要變化的。在油田或氣田分別以增氮來(lái)回收油或氣是這種氮產(chǎn)品壓力需要變化的典型例子。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的大型氮產(chǎn)品壓縮機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)缺乏靈活性，而且不容易適合長(zhǎng)期供給油氣回收過(guò)程中通常所需的不同壓力的產(chǎn)品。
本發(fā)明目的是提供一種空氣分離裝置，這種空氣分離裝置具有能夠更好地解決變壓需要的驅(qū)動(dòng)氮產(chǎn)品壓縮機(jī)的替代裝置。
根據(jù)本發(fā)明提供的空氣分離裝置包括由循環(huán)運(yùn)行的蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的氮產(chǎn)品壓縮機(jī)，其中蒸汽能夠通過(guò)水與燃?xì)廨啓C(jī)的熱煙氣進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生。
本發(fā)明的空氣分離裝置具有很多優(yōu)點(diǎn)。第一，為了改變產(chǎn)品壓縮機(jī)的出口壓力而能夠容易地提高和降低汽輪機(jī)的運(yùn)行能力。第二，由于用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)就不需要電動(dòng)機(jī)來(lái)起動(dòng)產(chǎn)品壓縮機(jī)。第三，利用燃?xì)廨啓C(jī)排出的廢氣來(lái)生產(chǎn)蒸汽，這與通過(guò)燃燒燃料來(lái)加熱鍋爐相比，蒸汽生產(chǎn)相對(duì)要經(jīng)濟(jì)些。
最好燃?xì)廨啓C(jī)適合于驅(qū)動(dòng)向電動(dòng)機(jī)供電的發(fā)電機(jī)，該電動(dòng)機(jī)是與形成空氣分離裝置一部分的空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行相關(guān)的。
該空氣分離裝置通常還包括從空氣中除去水蒸汽和二氧化碳的吸收裝置，將空氣溫度降至能使空氣通過(guò)精餾分離的熱交換器，至少為一座的從空氣中分離出氮的精餾塔，和至少為一臺(tái)的用于制冷的渦輪膨脹機(jī)。最好，精餾塔是雙塔式精餾塔，該雙精餾塔包括高壓級(jí)、低壓級(jí)和被熱連接到高壓級(jí)上部區(qū)和低壓級(jí)下部區(qū)的冷凝器-再沸器，在運(yùn)行過(guò)程中是這樣被配置的以便使冷凝器向雙塔式精餾塔的兩級(jí)提供回流。如果需要的話(huà)，為了使從精餾塔抽取氮?dú)馕恢锰幍钠骄鶋毫_(dá)到最大，可以從低壓級(jí)和高壓級(jí)取出氮?dú)饬?。為了增加所產(chǎn)生的回流率，可對(duì)從低壓級(jí)取出的部分氮蒸汽進(jìn)行冷凝并回供至低壓級(jí)。通過(guò)從低壓級(jí)底部抽取一股富氧液體來(lái)提供此另外冷凝所必須的冷卻，降低其壓力并從而降低其溫度，并且使降壓的富氧液態(tài)流與被冷凝的氮?dú)膺M(jìn)行熱交換。
現(xiàn)在參照實(shí)施例與附圖
對(duì)本發(fā)明的空氣分離裝置進(jìn)行說(shuō)明，該附圖是空氣分離裝置和相關(guān)發(fā)電裝置的示意性流程圖。
附圖是不按比例的。
現(xiàn)參看附圖所示，其中2是精餾分離空氣的空氣分離裝置。裝置2提供高壓氮產(chǎn)品。它包括主空氣壓縮機(jī)4(通常包括多級(jí)壓縮段)和氮品壓縮機(jī)6(也包括多級(jí)壓縮段)。為了便于說(shuō)明起見(jiàn)，空氣分離裝置的其余部分由在附圖中以標(biāo)記8表示的矩形框來(lái)代替，此處無(wú)須作進(jìn)一步的說(shuō)明，因?yàn)樗鼈儗儆诠夹g(shù)，而且本發(fā)明主要涉及的是壓縮機(jī)4和6的運(yùn)行。
氮產(chǎn)品壓縮機(jī)6由汽輪機(jī)10通常通過(guò)配置的齒輪12來(lái)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)氮產(chǎn)品壓縮機(jī)6必須完成的壓縮量來(lái)選擇汽輪機(jī)10的入口和出口壓力。具體地說(shuō)，汽輪機(jī)10的入口壓力的范圍為10～60巴。蒸汽離開(kāi)渦輪機(jī)10的壓力一般在1.5至10巴的范圍內(nèi)并流到冷凝器14內(nèi)而在其中被冷凝。所產(chǎn)生的冷凝液流到容器16，由容器16它在高壓下被泵送至熱回收型蒸汽發(fā)生器18。通過(guò)蒸汽發(fā)生器18的操作，就能以所期望的壓力向渦輪機(jī)10提供過(guò)熱蒸汽。
燃?xì)廨啓C(jī)20被用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)22。燃?xì)廨啓C(jī)20是按傳統(tǒng)技術(shù)被配置的。也就是說(shuō)，它包括空氣壓縮機(jī)(未示出)，具有與壓縮機(jī)相通的入口和與燃燒氣源(一般為天然氣)相通的另一個(gè)入口的燃燒室和使燃料氣體燃燒后所產(chǎn)生的煙氣膨脹的渦輪膨脹機(jī)(圖中未示出)。
燃?xì)廨啓C(jī)20與壓縮機(jī)4、壓縮機(jī)6、和汽輪機(jī)10不存在機(jī)械傳動(dòng)。
發(fā)電機(jī)22所產(chǎn)生的電力經(jīng)合適的電氣系統(tǒng)24被輸送到驅(qū)動(dòng)主壓縮機(jī)4的電動(dòng)機(jī)26，電動(dòng)機(jī)26通過(guò)配置的齒輪28來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)4。通常，為電動(dòng)機(jī)26配置有起動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)。電氣系統(tǒng)24還被安排用來(lái)向起動(dòng)電機(jī)提供電力。
來(lái)自燃汽輪機(jī)20的排出的廢氣在蒸汽發(fā)生器18內(nèi)與水進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生蒸汽。由此為產(chǎn)生蒸汽提供了所需的熱量。在蒸汽發(fā)生器18的下游廢煙氣經(jīng)煙囪30被排入到大氣中。
對(duì)附圖所示的裝置可作各種變化和改進(jìn)。例如，在提高油氣回收率的過(guò)程中，通常期望有壓力超過(guò)100巴的可用的氮?dú)庠?。具體地說(shuō)，為了提供這樣的壓力而使用與產(chǎn)品氮壓縮機(jī)串聯(lián)的另外的多級(jí)氮壓縮機(jī)(圖中未示出)。該多級(jí)氮壓縮機(jī)可由汽輪機(jī)10經(jīng)分開(kāi)配置的齒輪(圖中未示出)來(lái)驅(qū)動(dòng)。另一種方式是，為此目的可提供另外的汽輪機(jī)(圖中未示出)，并可由蒸汽發(fā)生器18提供增壓的過(guò)熱蒸汽，且可將從其中排出的蒸汽返回到水冷凝器14。
具體地說(shuō)，從空氣分離裝置2向產(chǎn)品氮壓縮機(jī)6提供增壓至3～6巴的氮?dú)?。如果需要的?huà)，可以從空氣分離裝置2向壓縮機(jī)6的中級(jí)段提供壓力超過(guò)10巴的另一股氮?dú)饬鳌?br> 權(quán)利要求
1．一種包括氮產(chǎn)品壓縮機(jī)的空氣分離裝置，其特征在于產(chǎn)品氮壓縮機(jī)是由適于在其中蒸汽是通過(guò)水與來(lái)自燃?xì)廨啓C(jī)的熱的廢氣進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生的周期中運(yùn)行的汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣分離裝置，其特征在于燃?xì)廨啓C(jī)是適合于驅(qū)動(dòng)向電動(dòng)機(jī)供給電力而被配置的發(fā)電機(jī)的，而所述的電動(dòng)機(jī)是與形成為空氣分離裝置一部分的空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行相關(guān)的。
全文摘要
一種空氣分離裝置(2)具有被汽輪機(jī)(10)所驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品氮壓縮機(jī)(6),汽輪機(jī)(10)是適于在其中蒸汽是在蒸汽發(fā)生器18中能夠通過(guò)水與來(lái)自燃?xì)廨啓C(jī)的熱廢氣進(jìn)行熱交換而產(chǎn)生的周期中運(yùn)行的。
文檔編號(hào)F25J3/04GK1208845SQ9811835
公開(kāi)日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1998年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月15日
發(fā)明者B·A·克南 申請(qǐng)人:英國(guó)氧氣集團(tuán)有限公司