[發明專利]生產濃縮空氣用的低溫系統

無效

• 申請號: 00132379.2
• 申請日: 2000-11-10
• 公開（公告）號: CN1296162A
• 公開（公告）日: 2001-05-23
• 發明（設計）人: M·M·沙;R·F·德爾尼維奇
• 申請（專利權）人: 普拉塞爾技術有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧新華,羅才希

本發明一般地說涉及低溫空氣分離，更具體地說，涉及生產濃縮空氣。

許多工業工藝過程、例如燃燒和化學氧化，需要濃縮空氣作為工藝過程進料。工業工藝過程所需求的濃縮空氣常常是有較高壓力的，通常要求的壓力要大大高于空氣分離裝置的工作壓力。這就造成了效率低下。

因此，本發明的目的是提供出一種生產濃縮空氣、特別是較高壓力濃縮空氣的系統，其中采用低溫空氣分離裝置，該系統的工作效率較傳統的制造濃縮空氣的系統有所改進。

對本領域的技術人員來說，在讀完本公開內容后將很明確，本發明已達成了上述的和其它的目的，其中的一方面是：

一種生產濃縮空氣的方法，它包括：

(A)把原料空氣送入多級壓縮機，在多級壓縮機中壓縮該原料空氣以制取壓縮的原料空氣，并把第一股壓縮的原料空氣送入低溫空氣分離裝置；

(B)在低溫空氣分離裝置中用低溫精餾法把壓縮的原料空氣分離，以制取氧流體；

(C)將氧流體從低溫空氣分離裝置送入多級壓縮機，并在多級壓縮機內將氧流體與第二股壓縮的原料空氣混合，以制取濃縮空氣；以及

(D)在多級壓縮機內進一步壓縮該濃縮空氣，并從多級壓縮機中回收進一步壓縮的濃縮空氣。

本發明的另一方面是：

生產濃縮空氣的裝置，它包括：

(A)它包括第一級和最后一級的多級壓縮機，以及把原料空氣送入多級壓縮機第一級的設備；

(B)低溫空氣分離裝置和從多級壓縮機將原料空氣送入低溫空氣分離裝置的設備，這些設備在第一級的排氣端與多級壓縮機相通；

(C)將來自低溫空氣分離裝置的氧流體在最后一級的吸氣端上某一點送入多級壓縮機的設備；以及

(D)從多級壓縮機最后一級回收濃縮空氣的設備。

在此，術語“氧流體”意指具有的氧濃度至少為40摩爾百分數、優選為至少80摩爾百分數、最優選為最少95摩爾百分數的流體。

術語“塔”意指蒸餾或分餾用的塔或區，亦即接觸塔或區，液相和汽相在其中逆流接觸，例如，借助于使液相和汽相在一系列上下間隙安裝在塔內和/或裝填構件(構架或隨意擺放的)上的塔板上進行接觸，以使流體混合物實現分離。關于蒸餾塔的進一步探討，請參閱R·H·Perry和C·H·Chilton編、紐約McGraw-Hill圖書公司出版的“化學工程師手冊”第五版第13章：連續蒸餾方法。

術語“雙塔”意謂一高壓塔與一低壓塔相連，高壓塔上部與低壓塔下部有熱交換關系。關于雙塔的進一步探討，可見之于Ruheman著、牛津大學出版社1949年版“氣體分離”一書第Ⅶ章：商業性氣體分離。

蒸氣和液體的接觸分離過程有賴于各組分的蒸氣壓力差。高蒸氣壓(或較易揮發或低沸點的)組分傾向于集聚在氣相，而低蒸氣壓(或較難揮發或高沸點的)組分則傾向于集聚在液相。蒸餾是一種分離過程，借此可用給液態混合物加熱的方法來使較易揮發的組分(一種或數種)集聚于氣相，從而使較難揮發的組分(一種或數種)集聚于液相。部分凝結是一種分離過程，借此可用使蒸氣混合物冷卻的方法使揮發性組分(一種或數件)集聚于氣相，從而使較難揮發的組分(一種或數種)集聚于液相。精餾，或稱連續蒸餾，也是一種分離過程，它把借助于對汽相和液相進行逆流處理所獲得的連續部分汽化和連續部分冷凝結合起來。汽相和液相的逆流接觸可以是絕熱進行，也可以是非絕熱進行，并可包括在兩相之間實行積分式(階梯式)或微分式(連續式)的接觸。利用精餾原理來分離混合物的分離設備常可稱之為精餾塔、蒸餾塔或分餾塔。低溫精餾是在至少部分為開氏(K)溫度150度或其以下的溫度下進行的一種精餾方法。

在此，術語“濃縮空氣”意指氧濃度在25～50摩爾百分數的范圍內、其余主要是氮的流體。

術語“間接熱交換”意指把兩種流體流投入熱交換關系時，它們相互間沒有任何的物質接觸或流體混合。

術語“原料空氣”意指主要含有氧和氮的混合物、例如外界空氣。

術語“低溫空氣分離裝置”意指至少具有一個能處理原料空氣并生產氧流體的蒸餾塔的裝置。

圖1為本發明低溫濃縮空氣生產系統的一個實施方案的簡圖。

圖2為本發明在實踐中可用的低溫空氣分離裝置的一個實施方案的簡圖。

圖3所示為本發明的另一實施方案，其中的低溫空氣分離裝置是與燃氣輪機結成一體的。