[發明專利]空氣增壓返流膨脹內壓縮空氣分離的方法及其裝置

無效

• 申請號: 201110151042.1
• 申請日: 2011-06-08
• 公開（公告）號: CN102230716A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 陳錫順;奚征楠;吳小峰
• 申請（專利權）人: 杭州優埃基空分設備有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;F25J5/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 林寶堂

技術領域

本發明涉及一種空氣分離的方法及其裝置，更具體的說，本發明涉及一種空氣增壓返流膨脹內壓縮空氣分離的方法及其裝置。

背景技術

目前，在低溫下采用換熱、精餾、正流或返流膨脹、內壓縮或外壓縮來分離空氣的方法是眾所周知的工業生產技術。通常的內壓縮方法是：空氣經壓縮機壓縮，在預冷機中冷卻并在純化系統中除去水污、二氧化碳及乙炔等有害雜質后分兩路，一路空氣經主換熱器冷卻到飽和溫度并部分液化后進入精餾塔下塔的下部。另一路空氣經氧換熱器冷卻到接近飽和溫度去主換熱器下部空氣通道。精餾塔一般采用雙級塔，由下塔、上塔、和冷凝蒸發器組成?？諝庠谙滤玫筋A分離，在塔的底部得到富氧液空，從下塔底部引出后，經液空過冷器過冷并節流膨脹后入上塔中部作精餾的回流液。在下塔頂部得到氮氣，少部分可作產品氮經主換熱器復熱后去工藝預定位置或用戶。大部分氮氣在冷凝蒸發器內與液氧換熱而冷凝成液氮。一部分液氮成為下塔的回流液，另一部分液氮從下塔引出，經液空過冷器過冷后少部分可作產品外供，大部分經節流膨脹后進上塔頂部作為回流液。在上塔底部得到的液氧，一部分可作產品引出，大部分在冷凝蒸發器內被氮氣冷凝加熱變成氣氧，作為上升氣流參與精餾。多余的液氧，從冷凝蒸發器底部引出，經液氧過冷器過冷后經低溫液體泵升壓，再經氧換熱器氣化，復熱后去工藝預定位置或用戶。在上塔頂部可得到污氮氣。經液氮和液空過冷器，主換熱器冷段復熱到一定溫度去污氮膨脹機降壓降溫、對外作功，經液氧過冷器及主換熱器復熱后作純化器的再生氣源或經膨脹機的制動風機升壓后作再生氣源。用這種方法和設備來分離空氣得到不同形態的氧、氮產品，特別是壓力較高的氧、氮產品，單位產品的電耗較高，設備的性價比較差。

中國專利公告號為CN1153896A，授權公告日為1997年07月09日，發明的名稱為空氣分離方法和設備，該申請案公開了一種分離空氣的方法，包括：執行多個壓縮步驟以壓縮和再壓縮空氣流，通過與至少一個分離產品之間的熱交換，冷卻再壓縮空氣的第一物流和至少部分液化冷卻的第一再壓縮空氣流，通過對外做功使至少一個第二再壓縮空氣流膨脹，精餾至少一部分液化空氣和至少一部分膨脹的第二空氣流，從而形成氧氣餾分和氮氣餾分，從精餾過程中采出液態氧和/或液態氮產品，使一部分膨脹的第二空氣流流過精餾和一個壓縮步驟下游與另一個壓縮步驟上游之間的位置中間的換熱通道，調節液態氧和/或液態氮產品與采出的總氧產品的比率，轉換通過所述換熱通道流動的方向，輔助調節循環的膨脹的第二物流的比例。其中不足之處是利用該發明的方法和設備來分離空氣得到不同形態的氧、氮產品，特別是壓力較高的氧、氮產品，單位產品的電耗較高，設備的性價比較差。

發明內容

本發明的目的在于解決現有空氣分離方法和設備來分離空氣得到不同形態的氧、氮產品，特別是壓力較高的氧、氮產品，單位產品的電耗較高，設備的性價比較差的問題，提供了一種電耗低性價比高的空氣增壓返流膨脹內壓縮空氣分離的方法及其裝置。

為實現以上目的，本發明的技術方案是一種空氣增壓返流膨脹內壓縮空氣分離的裝置，包括壓縮機、主換熱器和精餾塔，壓縮機的出口連接有純化裝置，所述的精餾塔包括上塔和下塔，所述的上塔底部設有冷凝蒸發器，所述的純化裝置連接有增壓機，所述的增壓機的出口連接有氧換熱器，所述的氧換熱器的出口與下塔的底部連接，所述的下塔底部進口與主換熱器的出口連接，所述的下塔底部的出口連接有液空過冷器，所述的液空過冷器第一出口與上塔中部連接，所述的上塔底部第一出口和下塔頂部第一出口同時與主冷凝蒸發器連接，所述的上塔底部第二出口和下塔頂部第二出口同時與液空過冷器連接，所述的液空過冷器第二出口與上塔頂部連接，所述的上塔底部第三出口連接有液氧過冷器，所述的液氧過冷器第一出口連接有低溫液體泵，所述的低溫液體泵的出口管穿過氧換熱器，所述的上塔頂部出口管同時穿過液空過冷器和液氧過冷器，再次穿過主換熱器與污氮膨脹機連接，所述的污氮膨脹機出口管依次穿過液空過冷器、主換熱器和復熱器與膨脹機增壓器連接。在空氣分離設備中增加了利用污氮為工質的膨脹機，降低了空氣分離過程中電能的消耗，使分離出不同形態的氧氮產品的性價比高。

作為優選，所述的增壓機和氧換熱器之間連接有預冷機。在壓縮空氣進入氧換熱器之前，利用預冷機壓縮空氣進行冷卻，在一定程度上增加了氧換熱器的換熱效率。

作為優選，所述的預冷機為水冷卻器。預冷機為水冷卻器，利用水作為工作介質，相比電冷卻期而言，在一定程度上降低了設備在分離空氣時對電能的消耗