[發明專利]一種低純度富氧制取裝置和方法

有效

• 申請號: 201810030641.X
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108106327B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 蔡暉;何森林;楊正軍
• 申請（專利權）人: 杭州特盈能源技術發展有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 杭州華知專利事務所(普通合伙) 33235
• 代理人: 趙梅

1.一種低純度富氧制取裝置，其特征在于，包括過濾器、透平空氣壓縮機、空氣預冷機組、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器、主換熱器、透平膨脹機、精餾塔I、精餾塔II、冷凝蒸發器I、冷凝蒸發器II、過冷器、冷箱，

過濾器、透平空氣壓縮機、空氣預冷機組、交替使用的分子篩吸附器、電加熱器設置于冷箱外，主換熱器、透平膨脹機、精餾塔I、精餾塔II、冷凝蒸發器I、冷凝蒸發器II、過冷器設置于冷箱內，精餾塔II設于精餾塔I之上，冷凝蒸發器I設于精餾塔I和精餾塔II之間，冷凝蒸發器II設于精餾塔II之上；

過濾器、透平空氣壓縮機、空氣預冷機組、交替使用的分子篩吸附器、主換熱器依次連接，主換熱器再和精餾塔I底部的原料空氣進口連接；

精餾塔I頂部的壓力氮氣出口和冷凝蒸發器I連接，冷凝蒸發器I的液氮出口分別和精餾塔I頂部、過冷器、冷箱外液氮存儲罐連接，過冷器和精餾塔II頂部連接，其中，冷凝蒸發器I的液氮出口和精餾塔I頂部的連接管路上設有角式冷閥，過冷器和精餾塔II頂部的連接管路上設有節流閥；

精餾塔I底部的液空出口和過冷器連接，過冷器再和精餾塔II中部連接，其中，過冷器和精餾塔II中部連接的管路上設節流閥；

精餾塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸發器II連接，其連接管路上設有節流閥，精餾塔II頂部的低壓氮氣出口分別和冷凝蒸發器II、主換熱器連接；

冷凝蒸發器II的低壓液氮出口和精餾塔II頂部連接，冷凝蒸發器II的富氧空氣出口和過冷器連接，過冷器和主換熱器連接，主換熱器連接外部管道以提供低純度富氧產品；

主換熱器的低壓氮氣部分復熱出口和透平膨脹機連接，透平膨脹機和主換熱器連接，主換熱器分別和電加熱器、外部副產品氮氣管道連接，電加熱器和交替使用的分子篩吸附器連接，外部副產品氮氣管道和氮壓機連接，以提供副產品氮氣。

2.根據權利要求1所述的低純度富氧制取裝置，其特征在于，還包括液氮泵，液氮泵設置于冷箱內；

精餾塔I頂部的壓力氮氣出口和冷凝蒸發器I連接外，還和主換熱器連接；精餾塔II頂部的低壓氮氣出口只連接冷凝蒸發器II；冷凝蒸發器II的低壓液氮出口和精餾塔II頂部連接外，還和液氮泵連接，液氮泵和精餾塔I頂部連接，液氮泵和精餾塔I頂部的連接管路上設有角式冷閥；主換熱器的壓力氮氣部分復熱出口和透平膨脹機連接；外部副產品氮氣管道直接提供副產品氮氣。

3.利用權利要求1所述的低純度富氧制取裝置進行低純度富氧制取，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、將原料空氣經過濾器過濾掉灰塵和機械雜質后，進入透平空氣壓縮機將空氣壓縮到設定壓力；之后經空氣預冷機組預冷后進入交替使用的分子篩吸附器中純化；

步驟二、將純化后的原料空氣部分用于儀表空氣，其余部分進入主換熱器冷卻至飽和并帶有一定含濕后進入精餾塔I底部精餾分離為壓力氮氣和液空；壓力氮氣引入冷凝蒸發器I和富氧液空進行換熱，壓力氮氣液化為液氮，引出部分液氮進入精餾塔I作為回流液，引出部分液氮經過冷器過冷后節流進入精餾塔II作為回流液，另引出其余部分液氮作為副產品；

步驟三、液空經過冷器過冷、節流閥節流后進入精餾塔II中部精餾，得到富氧液空和低壓氮氣；低壓氮氣一部分引入冷凝蒸發器II，其余部分引入主換熱器；部分富氧液空被精餾塔I引出的壓力氮氣汽化作為精餾塔II的上升氣，其余富氧液空經節流后引入冷凝蒸發器II，在冷凝蒸發器II中和引入的低壓氮氣進行換熱，低壓氮氣被冷凝為低壓液氮引入精餾塔II作為回流液，富氧液空被低壓氮氣汽化為富氧空氣，富氧空氣經過冷器及主換熱器復熱后作為低純度富氧產品直接供窯爐系統，低純度富氧產品純度為40％O2-70％O2，壓力為1.5-3.0BarA；

步驟四、從精餾塔II頂部引出的部分低壓氮氣經主換熱器部分復熱后抽出進入透平膨脹機膨脹，膨脹后氮氣再經主換熱器復熱后出冷箱，一部分氮氣由電加熱器加熱后引入交替使用的分子篩吸附器作為再生氣，其余部分氮氣經氮壓機壓縮后作為副產品氮氣。

4.利用權利要求2所述的低純度富氧制取裝置進行低純度富氧制取，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、將原料空氣經過濾器過濾掉灰塵和機械雜質后，進入透平空氣壓縮機將空氣壓縮到設定壓力；之后經空氣預冷機組預冷后進入交替使用的分子篩吸附器中純化；

步驟二、將純化后的原料空氣部分用于儀表空氣，其余部分進入主換熱器冷卻至飽和并帶有一定含濕后進入精餾塔I底部精餾分離為壓力氮氣和液空；部分壓力氮氣引入主換熱器，其余部分壓力氮氣引入冷凝蒸發器I和富氧液空進行換熱，壓力氮氣液化為液氮，引出部分液氮進入精餾塔I作為回流液，引出部分液氮經過冷器過冷后節流進入精餾塔II作為回流液，另引出其余部分液氮作為副產品；

步驟三、液空經過冷器過冷、節流閥節流后進入精餾塔II中部精餾，得到富氧液空和低壓氮氣；低壓氮氣引入冷凝蒸發器II；部分富氧液空被精餾塔I引出的壓力氮氣汽化作為精餾塔II的上升氣，其余富氧液空經節流后引入冷凝蒸發器II，在冷凝蒸發器II中和引入的低壓氮氣進行換熱，低壓氮氣被冷凝為低壓液氮，部分低壓液氮引入精餾塔II作為回流液，其余低壓液氮經液氮泵增壓后引入精餾塔I中作為回流液，富氧液空被低壓氮氣汽化為富氧空氣，富氧空氣經過冷器及主換熱器復熱后作為低純度富氧產品直接供窯爐系統，低純度富氧產品純度為40％O2-70％O2，壓力為1.5-3.0BarA；

步驟四、從精餾塔I頂部引出的部分壓力氮氣經主換熱器部分復熱后抽出進入透平膨脹機膨脹，膨脹后氮氣再經主換熱器復熱后出冷箱，一部分氮氣由電加熱器加熱后引入交替使用的分子篩吸附器作為再生氣，其余部分氮氣作為副產品氮氣。