[發(fā)明專利]一種使用中壓精餾塔降低空分能耗方法及裝置

有效

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• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109323533B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 孫健;韓一松;勞利建;張振;李政辰;徐佳俊;闞麗麗
• 申請（專利權）人: 杭氧集團股份有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 翁霽明

一種使用中壓精餾塔降低空分能耗方法及裝置，所述方法采用的低溫精餾系統(tǒng)具有一個中壓精餾塔、一個低壓精餾塔和一個常壓精餾塔，即在常規(guī)雙塔低溫精餾法的基礎上增設一個中壓精餾塔，其壓力等級高于下塔，以增壓機一級葉輪后中抽的中壓空氣作為原料，在壓力氮氣/內壓縮氮氣產品需求量達到一定量時，采用三塔精餾法能夠大幅度提高低溫精餾空分裝置的提取率，減小原料氣體的加工量，節(jié)省了空分裝置的能耗。

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種使用中壓精餾塔降低空分能耗方法與裝置，更具體的說，通過增設一個中壓精餾塔，即通過三塔精餾法降低氮氧產品比較高的空分裝置的能耗方法與裝置。

背景技術

隨著我國煤化工行業(yè)的迅速發(fā)展，下游煤化工工藝裝置對空分裝置的規(guī)模、產品壓力和產品氮氧比的要求越來越高。部分大規(guī)模的煤化工裝置對中高壓氮氣的需求量已經(jīng)遠遠超出了其對中高壓氧氣的需求量，有些煤化工裝置的氮氧產品需求比甚至超出了1.5。

目前，適用于特大型煤化工裝置的特大型空分裝置，主要是以內壓縮空分流程為主，在生產過程中最主要的消耗之一是用于原料氣體壓縮機的能耗，內壓縮空分裝置提取大量的內壓縮氮氣或低壓氮氣產品會顯著影響空分裝置的提取率，使加工的原料空氣量大幅度增加，能耗也隨之大幅度增加。隨著能源成本的不斷上升，節(jié)能降耗成為空分裝置最為重視的問題之一。采用內壓縮低溫精餾法的空分裝置大多都采用雙塔精餾工藝，該工藝具備流程簡單，設備數(shù)量少，占地面積小，操作簡便，運行穩(wěn)定等特點，但是在氮氧產品比較大的情況下，內壓縮雙塔精餾工藝受限于其分離氮產品的能力，空分裝置的整體提取率被大幅拉低，單位產品能耗偏高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的不足，而提供一種以增設一個中壓精餾塔的方法來提高內壓縮空分裝置提取率，大幅度減小原料氣體的加工量，從而節(jié)省了原料氣體壓縮機的能耗使用中壓精餾塔降低空分能耗方法與裝置。

本發(fā)明的目的是通過如下技術方案來完成的，一種使用中壓精餾塔降低空分能耗方法，所述的方法包括以下步驟：

a) 來自大氣的原料空氣做為原料氣體，經(jīng)過空氣透平壓縮機增壓，得到高溫氣體；高溫氣體經(jīng)預冷純化系統(tǒng)冷卻吸附后，得到低壓空氣；

b）低壓空氣分為兩部分，一部分進入冷箱內的主換熱器，被返流氣體冷卻至飽和溫度后進入低壓精餾塔參與精餾；

c）另一部分低壓空氣則進入空氣增壓透平壓縮機增壓，增壓后的空氣分為三股，一股增壓空氣從增壓透平壓縮機一級葉輪后抽取，冷卻后送入精餾系統(tǒng)的主換熱器，冷卻至接近液化點溫度后，直接送入中壓精餾塔；

d）一股增壓空氣從增壓透平壓縮機中部或末級抽出并冷卻后，去中壓膨脹機增壓端繼續(xù)增壓冷卻后送入精餾系統(tǒng)的主換熱器或直接送入精餾系統(tǒng)的主換熱器，從主換熱器中部抽出，送入增壓透平膨脹機的膨脹端去膨脹制冷，膨脹后的空氣送入低壓精餾塔或中壓精餾塔參與精餾；

e）另一股增壓空氣從增壓透平壓縮機末級抽出并冷卻后，去中壓膨脹機膨脹端繼續(xù)增壓冷卻后送入精餾系統(tǒng)的主換熱器或直接送入精餾系統(tǒng)的主換熱器，冷卻至接近液化點溫度后，送入液體膨脹機去膨脹或經(jīng)高壓夜空節(jié)流閥節(jié)流制冷，膨脹或節(jié)流后的液空一部分送入低壓精餾塔參與精餾，一部分送入中壓精餾塔冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)側作為冷源；

f）經(jīng)低壓精餾塔精餾后，在低壓精餾塔頂部獲得低壓液氮和低壓氮氣，在低壓精餾塔底部獲得富氧液空，在低壓精餾塔中上部獲得的低壓污液氮；富氧液空、污液氮和液氮進入過冷器，與反流的氮氣、污氮氣換熱后，節(jié)流至接近常壓，分別送入常壓精餾塔中部，上部和頂部；低壓氮氣直接進入主換熱器，與正流低壓空氣進行熱交換，復熱到常溫后送出冷箱，得到低壓氮氣產品；過冷后的低壓液氮抽取一部分作為產品液氮；

g）經(jīng)常壓精餾塔精餾后，在常壓精餾塔底部獲得液氧，液氧分為兩部分，一部分通過液氧泵增壓后直接進入主換熱器，與正流高壓空氣進行熱交換，復熱到常溫后送出冷箱，得到高壓產品氧氣；一部分經(jīng)過冷器過冷后送入貯槽作為液氧產品；