[實用新型]超低壓制取高純氧氣和氮氣裝置

有效

• 申請號: 201320411909.7
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN203432208U
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 孫記章;劉中杰;黃動雷
• 申請（專利權）人: 開封黃河空分集團有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

技術領域

本實用新型屬于空氣分離技術領域，特別涉及由空氣分離制取氧氣和氮氣的裝置。

背景技術

隨著社會經濟的發展，近年來，空分設備的應用領域不斷擴展，如石化、玻璃、橡膠、建筑、碳纖維等行業都有涉足。工業對氮氣和氧氣的需求量是不斷增加的，同時對節能降耗也不斷提出更高的要求。因此，要想在市場上占有主動地位，就必須提高產品的提取率，降低裝置的運行能耗，挖掘設備運行的節能潛力，同時盡可能對空氣充分利用，同時提取其中的氮氣和氧氣。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種超低壓制取高純氧氣和氮氣裝置，克服目前工藝產品提取率低、裝置運行能耗較大的缺陷。

本實用新型的技術方案是：?

超低壓制取高純氧氣和氮氣裝置，包括膨脹機、主換熱器、氧精餾塔、上精餾塔、下精餾塔和過冷器，上精餾塔連接在下精餾塔的上部，上精餾塔的底部設有冷凝蒸發器，膨脹機的兩路輸出管路分別與上精餾塔的中部和氧精餾塔的底部連接；下精餾塔的頂部設有管路與上精餾塔的冷凝蒸發器連接；下精餾塔的底部設有管路連接過冷器以及上精餾塔的中部，上精餾塔的底部設有管路連接過冷器然后分別連接上精餾塔的頂部以及氧精餾塔的頂部，氧精餾塔的頂部以及上精餾塔的頂部設有管路連接主換熱器。

對凈化后的空氣進行膨脹制冷的膨脹機為增壓透平脹機組。

所述上精餾塔和氧精餾塔均為規整填料精餾塔。

本實用新型將凈化后的空氣冷卻進入精餾系統，所述的精餾系統為由上精餾塔和下精餾塔以及氧精餾塔構成的三級精餾系統；其中凈化后的空氣分成兩路：其中一路進入膨脹機進行膨脹制冷，膨脹后空氣進入上精餾塔中部，另外一路冷卻至飽和溫度后進入氧精餾塔后再進入下精餾塔進行精餾；最終，在氧精餾塔下部得到產品氧氣，在上精餾塔頂部得到產品氮氣。本實用新型制取工藝空氣壓縮機排壓低，能耗低,大大降低了空分裝置的能耗要求，符合國家現在的對高耗能產業的節能減排的要求，同時氧氣提取率可達到50%，氮氣提取率可達到82%，能耗為0.115?kWh/Nm³。

本實用新型相對于現有技術，有以下優點：

本實用新型采用增壓透平膨脹機及三塔精餾，與傳統空氣分離兩塔精餾相比增加了有限的投資，使空氣壓縮機排壓降低（0.4Mpa），大大降低了空分裝置的能耗要求，符合國家現在的對高耗能產業的節能減排的要求，氧提取率為50%，氮提取率為82%，能耗為0.115?kWh/Nm³，并且氧、氮產品比例從1:2到1:8之間可任意調節。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型包括膨脹機、主換熱器、氧精餾塔、上精餾塔、下精餾塔和過冷器，上精餾塔連接在下精餾塔的上部，上精餾塔的底部設有冷凝蒸發器，膨脹機的兩路輸出管路分別與上精餾塔的中部和氧精餾塔的底部連接；下精餾塔的頂部設有管路與上精餾塔的冷凝蒸發器連接；下精餾塔的底部設有管路連接過冷器以及上精餾塔的中部，上精餾塔的底部設有管路連接過冷器然后分別連接上精餾塔的頂部以及氧精餾塔的頂部，氧精餾塔的頂部以及上精餾塔的頂部設有管路連接主換熱器。

凈化后的空氣進行膨脹制冷時的膨脹機為增壓透平脹機組。

在本實用新型的工藝中，原料空氣經除雜后被空氣壓縮機壓縮至0.4MPa(G)，再預冷至空氣溫度為8-10℃，然后進入純化系統進行凈化。

本實用新型的裝置，將凈化后的空氣冷卻進入精餾系統，精餾系統為由上精餾塔1和下精餾塔2以及氧精餾塔3構成的三級精餾系統；

其中凈化后的空氣分成兩路：其中一路進入膨脹機4進行膨脹制冷，膨脹后空氣進入上精餾塔1中部，另外一路冷卻至飽和溫度后進入氧精餾塔3后再進入下精餾塔2進行精餾，液化后進入上精餾塔1的中上部作為回流液。最終，在氧精餾塔3下部得到產品氧氣，在上精餾塔1頂部得到產品氮氣。

進入下精餾塔2進行精餾的空氣，在下精餾塔2頂部得到氮氣，在底部得到富氧液空；下精餾塔2頂部得到的氮氣，進入上精餾塔1下部的冷凝蒸發器5作為熱源并在冷凝蒸發器5中被上精餾塔1底部的低純液氧冷卻為液氮，液氮經過過冷器6過冷后分為兩部分分別節流進入上精餾塔1頂部和氧精餾塔3頂部作為回流液參與精餾；在下精餾2塔底部產生的富氧液空經過過冷器6過冷后節流進入上精餾塔1的中上部進行精餾；上精餾塔1頂部的氮氣出塔后經過冷器6和主換熱器7復熱至常溫后作為氮氣產品送至用戶；在氧精餾塔3下部產生的氧氣出塔后經主換熱器7復熱至常溫后作為產品送至用戶。

氧精餾塔3頂部的廢氣經主換熱器7復熱后作為純化系統再生氣。