[發(fā)明專利]超低壓空分設(shè)備工藝流程

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410264546.8
• 申請日: 2014-07-12
• 公開（公告）號: CN104251599A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫竟成;時利平
• 申請（專利權(quán)）人: 孫竟成
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種超低壓空分設(shè)備工藝流程。特別是涉及一種能夠在低于原低壓空分設(shè)備工藝流程，用液氧冷凝液化氮氣改為用液態(tài)空氣冷凝液化氮氣能降低壓縮機的壓力的情況之下。進行超低壓空分設(shè)備工藝流程的運行，達到降低電能消耗。

背景技術(shù)：

空分設(shè)備工藝流程發(fā)明至今，有不少方式生產(chǎn)氧氣及氮氣，工藝流程有所不同，主要是高壓流程，中壓流程，高低壓流程、低壓流程。目前生產(chǎn)空分設(shè)備制造工廠均生產(chǎn)低壓空分設(shè)備工藝流程。

1、高壓工藝流程

高壓空分設(shè)備工藝流程是德國林德公司，在1895年林德(K.Linde)教授建成了第一套制造液態(tài)空氣的裝置。這種裝置系利用焦耳一湯姆遜效應(yīng)并彩用逆流換熱器。可獲得廉價的工業(yè)規(guī)模液態(tài)空氣。在此基礎(chǔ)上對液態(tài)空氣經(jīng)過精餾塔分離氧，氮氣體產(chǎn)品。但是空分設(shè)備的工藝流程是高壓流程采用空氣壓縮機壓縮到200(絕對大氣壓)的(千克)空氣，在17℃節(jié)流膨脹到6(絕對大氣壓)，以此在換熱器中冷卻高壓空氣。經(jīng)節(jié)流后獲液化溫度為空氣分離設(shè)備創(chuàng)造了十分重要的條件。從此，產(chǎn)生了高壓空分設(shè)備流程生產(chǎn)氧和氮產(chǎn)品。

2、中壓工藝流程

空分設(shè)備的中壓工藝流程是1902年法國工程師喬治.克勞特(Jourze?ciaude)建成了按照另一原理操作的具有膨脹機的液化裝置。這個裝置與上述的林德法一樣開辟了深度冷凍工業(yè)裝置發(fā)展道路。是一個新的程碑。

克勞特發(fā)明的膨脹機，空氣經(jīng)入換熱器，在中部抽出部分空氣進入膨脹機，使膨脹機對外做功空氣進行等熵膨脹，成功實現(xiàn)了具有膨脹機的液化循環(huán)，稱為克勞特循環(huán)。

該膨脹機的發(fā)明在空分設(shè)備中應(yīng)用后，使高壓流程空分設(shè)備產(chǎn)品被退出工業(yè)上的應(yīng)用。這是由于膨脹機在空分設(shè)備的應(yīng)用壓縮空氣的壓力由20Mpa下隆到3Mpa，電耗隆低經(jīng)濟效益十分可觀。

3、空分設(shè)備的低壓工藝流程：

1937年原蘇聯(lián)專家卡皮查發(fā)明了透平膨脹機，采用透平壓縮機和透平膨脹機的低壓液化循環(huán)，稱卡皮查循環(huán)。是空分設(shè)備低壓流程的首創(chuàng)專家。

空氣在透平壓縮機內(nèi)被壓縮到5-6Kg/cm2(絕壓)，經(jīng)換熱器被冷卻后，氣體分二部分而少量部分空氣進入透平膨脹機膨脹后，進入上分餾塔中部進行空氣的精餾。在采用透平膨脹機的空分設(shè)備。循環(huán)制冷量大部分由透平膨脹機產(chǎn)生，透平膨脹機的絕熱膨脹效率＝0.8或更高。由于它采用高效率的透平膨脹機械，工作壓力較低并有下列優(yōu)點：(1)、采用高效率的透平膨脹機節(jié)省了能耗，便于操作運行安全。(2)、循環(huán)工作壓力較低，有利于節(jié)約電耗和設(shè)備投資，管道不易泄漏，能安全運行。(3)、由于壓力低可使用可逆式換器冷卻和凈化加工空氣，并有效有清除水分和CO₂。(4)、在空分裝置中與分離設(shè)備相配合中，可改善精餾工況，減少不可逆損失。因此我國生產(chǎn)的大、中、小型空分設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用低壓空氣分離設(shè)備工藝流程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要決解的技術(shù)問題是提供一種能在超低壓空分設(shè)備工藝流程能進行正常運行。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種可降低空分設(shè)備在運行中的空氣壓縮機的壓力，包括：板式冷凝蒸發(fā)精餾塔，使原來由液態(tài)氧蒸發(fā)達到冷凝液化氮氣而改變?yōu)橛梢簯B(tài)空氣蒸發(fā)達到冷凝液化氮氣，產(chǎn)生液態(tài)氮回流至下精餾塔分離成液態(tài)空氣，和液態(tài)氮氣。成套空分設(shè)備運行的操作壓力由原來低壓工藝流程，其壓力為0.6-0.7MPa，下降到0.4-0.45MPa，下降操作壓力近0.2MPa。每立方米氧氣電耗可以下降0.1-0.15度電(詳見圖1)。

板式冷凝蒸發(fā)精餾塔包括：板式蒸發(fā)精餾塔使液態(tài)空氣蒸發(fā)精餾，在蒸發(fā)液態(tài)過程中由波文片傳熱給氮氣冷凝器波紋片，氮氣冷凝器是吸收液態(tài)空氣在蒸發(fā)精餾過程中所放出的冷量由氮氣冷凝器吸收的冷量而液化氮氣(詳見圖2)。

空分設(shè)備的精餾塔由原來的上精餾塔，冷凝蒸發(fā)器，下精餾塔三部分組成。改為上精餾-1，板式冷凝蒸發(fā)精餾塔，上精餾塔-2，下精餾塔組成。

根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，精餾塔-2中間所述冷凝蒸發(fā)器，由板式蒸發(fā)精餾塔代替，在上精餾塔-1和精餾塔-2中間起著蒸發(fā)，精餾液態(tài)空氣的作用，而原來的冷凝蒸發(fā)器被去消，對空分設(shè)備運行不受影響。

根據(jù)本發(fā)明的方案，所述下精餾塔繼續(xù)可使用，所有下精餾塔塔板繼續(xù)保留，只需增從加一只封頭，上升氮氣與板式冷凝蒸發(fā)器接通，生成液態(tài)氮自然流向下精餾，參與對空氣的精餾作用。