[發(fā)明專利]外冷式單級精餾空分裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510940808.2
• 申請日: 2015-12-16
• 公開（公告）號: CN105423703A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 毛文軍;張英辰
• 申請（專利權）人: 新疆天辰氣體有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.外冷式單級精餾空分裝置，其特征在于，包括主塔、付塔、冷凝蒸發(fā)器，換熱器、循環(huán)壓縮機、液氧泵、節(jié)流閥和輸送管道；

所述冷凝蒸發(fā)器包括主冷凝蒸發(fā)器、氬冷凝蒸發(fā)器，其中所述主冷凝蒸發(fā)器和氬冷凝蒸發(fā)器分別設置在所述主塔和付塔的頂部；所述付塔的底部與主塔下段的中部連通；

所述換熱器包括氧氣換熱器、氮氣換熱器、粗氬換熱器、循環(huán)換熱器；

所述主塔的中部設有原料空氣進料口，原料空氣分別通過所述氧氣換熱器、氮氣換熱器和粗氬換熱器預冷至飽和溫度后通過輸送管道從所述主塔中部進入主塔。所述主塔底部設有液氧輸入口，從該液氧輸入口注入液氧。氮氣從主塔的頂部引出并通過氮氣換熱器復熱至常溫后回收；液體回流至主塔底部分離出液氧通過主塔外部配設的帶有節(jié)流閥以及液氧泵的輸送管道進入主塔頂部的主凝蒸發(fā)器以及付塔頂部的氬冷凝蒸發(fā)器，作為該兩個冷凝蒸發(fā)器的冷媒；

主塔中，部分氮氣進入主凝蒸發(fā)器與液氧冷媒進行換熱，液氧冷媒轉化為氣體蒸發(fā)排出后進入所述循環(huán)換熱器，并通過所述循環(huán)壓縮機加壓，預冷后進入主塔底部塔釜上升，氮氣冷凝回流與主塔底部上升的氧氣循環(huán)精餾；

位于主塔下段的氬餾分進入付塔，在付塔內，氬氣上升至付塔塔頂，一部分引出后通過所述氬氣換熱器復熱至常溫后回收，其余繼續(xù)冷凝回流。液氧在氬冷凝蒸發(fā)器內，參與換熱后轉化為氧氣，再通過所述氧氣換熱器復熱至常溫后回收。

2.根據權利要求1所述的外冷式單級精餾空分裝置，其特征在于，所述主塔頂部設有液氮輸入口。

3.根據權利要求1所述的外冷式單級精餾空分裝置，其特征在于，所述氬冷凝蒸發(fā)器上設有液氬輸入口。

4.根據權利要求1所述的外冷式單級精餾空分裝置，其特征在于，所述主塔塔釜與所述主凝蒸發(fā)器連通的回路上設有節(jié)流閥，與氬冷凝蒸發(fā)器連通的回路上設有回流閥以及所述液氧泵。

5.根據權利要求1所述的外冷式單級精餾空分裝置，其特征在于，所述氧氣換熱器、氮氣換熱器以及氬氣換熱器均為板式換熱器。

6.外冷式單級精餾空分方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.將預處理凈化后的原料空氣送入熱換器與返流氣體換熱后預冷至飽和溫度，并通過主塔中部的加料口送入主塔內；

b.向主塔底部的第二冷凝蒸發(fā)器內注入液氧，與該冷凝蒸發(fā)器內的液氧冷媒進行換熱，產生的氧氣上升，并與中部的飽和原料空氣中的液氮進行換熱，氮氣上升至主塔頂部，大部分被引出，經過氮氣換熱器復熱至常溫后回收，氧氣冷凝回流；同時，位于主塔下段中部的氬氣以及大部分氧氣進入付塔，其中的大部分氬氣上升至所述付塔頂部；

c.將持續(xù)回流至主塔底部的液氧通過液氧泵以及節(jié)流閥分別送入所述主塔頂部的第一冷凝蒸發(fā)器和所述付塔頂部的第三冷凝蒸發(fā)器內作為液氧冷媒使用，所述第一冷凝蒸發(fā)器內的液氧冷媒與進入該冷凝蒸發(fā)器內的氮氣換熱后轉化為氧氣從第一冷凝蒸發(fā)器內排出，并經過循環(huán)蒸發(fā)器復熱后，通過循環(huán)壓縮機加壓液化后再次轉化為液氧冷媒進行所述第二冷媒蒸發(fā)器內，同時氮氣冷凝回流再次作為上升氧氣的回流液；付塔中的大部分氬氣上升至所述付塔的頂部，并被引出，通過氬氣換熱器復熱至常溫后被回收，部分氬氣進入所述第三冷凝蒸發(fā)器內，并與其內的液氧冷媒換熱冷凝回流，而液氧冷媒轉化為氧氣從所述第三冷凝蒸發(fā)器內排出，并經過氧氣換熱器復熱至常溫后被回收。

7.根據權利要求6所述的外冷式單級精餾空分方法，其特征在于，所述第一冷凝蒸發(fā)器上設有液氮輸入口。

8.根據權利要求6所述的外冷式單級精餾空分方法，其特征在于，所述第三冷凝蒸發(fā)器上設有液氬輸入口。

9.根據權利要求6所述的外冷式單級精餾空分方法，其特征在于，步驟c中，所述第一冷凝蒸發(fā)器和所述第二冷凝蒸發(fā)器的連通管路上設有第一節(jié)流閥，所述節(jié)流閥設在靠近所述第二冷凝蒸發(fā)器的一端；

所述第二冷凝蒸發(fā)器和所述第三冷凝蒸發(fā)器的連通管路上復合配設有液氧泵和第二節(jié)流閥。

10.根據權利要求6所述的外冷式單級精餾空分方法，其特征在于，所述步驟d中還包括，將回收的常溫氬氣再送入精氬塔內繼續(xù)提純。