[實用新型]從空氣中制取低純度氧氣的深冷法分離裝置

有效

• 申請號: 201220167420.5
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN202547275U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 黃科;謝波;魏義江
• 申請（專利權）人: 四川空分設備（集團）有限責任公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 錢成岑;詹永斌

技術領域

本實用新型屬于氣體分離方法及裝置領域，尤其涉及從空氣中制取低純度氧氣（90～97%）的裝置。

背景技術

跨入21世紀以來，由于國民經濟的快速增長和鋼鐵、煤化工、石化等上游產業的大發展，對空分設備的需求旺盛，使空分設備產業高速增長，據不完全統計，空分設備產能每年已達到400萬Nm³/h以上。據資料載，我國規劃2015年煤化工所需空分設備制氧能力為600萬/Nm³/h左右，僅此一項市場空間就大得驚人。

安全可靠，節能減排，這是對空分設備的基本要求和前提條件，是建設資源節約型、環境友好型社會和科學發展的需要，也是市場期望。蓬勃發展新興的煤化工行業與成熟的鋼鐵冶金等行業都需要大量低純度的氧氣。為保護環境，捕捉二氧化碳，富氧燃燒也成為了電廠發展的一個趨勢。因此，研發安全可靠、節能降耗的大型化、低純度深冷法空分已迫在眉睫。而目前常規的深冷法分離所用的雙塔精餾能耗較高，制約了低純度的氧氣的大規模環保應用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于：提出一種能耗更低的從空氣中制取低純度氧氣的深冷法分離裝置。

本實用新型目的通過下述技術方案來實現：

一種從空氣中制取低純度氧氣的深冷法分離裝置，包括空氣過濾壓縮系統、空氣預冷系統、空氣純化系統及精餾系統，所述精餾系統包括主換熱器、高壓塔、低壓塔、主冷凝蒸發器和過冷器，所述精餾系統還包括中壓塔，所述中壓塔的氮氣管路依次連接所述主冷凝蒸發器、所述過冷器和所述低壓塔的氦氣出口，所述中壓塔的液空管路依次連接所述過冷器和所述低壓塔，所述空氣過濾壓縮系統將空氣壓縮成兩路不同壓力等級空氣，并分別各自依次連接一路空氣預冷系統、空氣純化系統后連接所述精餾系統：其中較低壓力空氣管路通過其空氣預冷系統、空氣純化系統以及所述主換熱器后，一路連接所述中壓塔，另一路通過冷卻降壓裝置后連接所述低壓塔；另外較高壓力空氣管路通過其空氣預冷系統、空氣純化系統以及壓縮裝置和所述主換熱器后分別連接所述中壓塔和高壓塔。

作為優選方式，所述空氣過濾壓縮系統包括一臺中抽式的空氣壓縮機，或者兩臺串聯成兩級的空氣壓縮機。

作為優選方式，所述空氣預冷系統包括空氣冷卻塔、水冷塔，所述空氣過濾壓縮系統的兩路不同壓力等級空氣管路上的空氣預冷系統共用水冷塔。

作為優選方式，所述冷卻降壓裝置和壓縮裝置分別為增壓透平膨脹機的膨脹端和增壓端。

各設備作用為：

空氣過濾壓縮系統主要用于過濾原料空氣中的物理雜質以及原料空氣的壓縮。

空氣冷卻塔主要用于壓縮后的空氣的冷卻，利用冷卻水和冷凍水，把空氣冷卻至14℃左右。

水冷卻塔主要依靠來自冷箱的干燥氮氣，提供空氣冷卻塔所需的低溫冷凍水。

純化器主要用于脫除原料空氣中的二氧化碳和水。

增壓透平膨脹機主要用于提供空氣分離所需冷量，以及增壓和降壓。

增壓機后冷卻器主要用于冷卻增壓空氣的溫度。

主換熱器主要用于原料空氣及返流氧氣、氮氣等的換熱。

高壓塔、中壓塔、低壓塔主要用于氧、氮的低溫分離。

主冷凝蒸發器主要用于提供各塔體的上升氣體或回流液。

過冷器主要用于液空及液氮的過冷。

本實用新型的有益效果：本實用新型采用將原料空氣分成兩路不同壓力等級的空氣，并分別進行預冷、純化，最后采用高壓塔、中壓塔、低壓塔精餾系統，以對現有系統最小的改動，卻可以比常規的深冷法分離所用的雙塔精餾能耗低～8%以上（以6000空分裝置為例，見下表）,取得極佳的技術效果，可用于氧氣純度在90%～97%的用戶，比如富氧燃燒發電、煉鐵及其他煤化工行業。此外，兩路空氣預冷系統共用水冷塔以及增壓透平膨脹機兼具冷卻降壓裝置和壓縮裝置作用的方式，也使得其可以進一步降低能耗。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例設備流程示意圖；

其中自潔式過濾器1、第一空氣壓縮機2，第二空氣壓縮機3、第一空氣冷卻塔41、第一空氣冷卻塔42、水冷塔7、第一常溫水泵51、第二常溫水泵52、第一低溫水泵61、第二低溫水泵62、第一純化器81、第二純化器82、第三純化器91、第四純化器92、增壓透平膨脹機17、增壓后冷卻器18、主換熱器10、過冷器15、高壓塔12、中壓塔11、低壓塔16、、第一主冷凝蒸發器14、第二主冷凝蒸發器13。

具體實施方式