[實用新型]氮氣循環流程全液體制取的空分裝置

有效

• 申請號: 202022871810.8
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN215766044U
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 蘇建龍;王慶波;魏明明;陳茹茹;王永勝;王劍;楊文娟;王世盛;王昕;王超;劉方;李惠民;卓躍光;韋向攀
• 申請（專利權）人: 開封空分集團有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 亢志民

本實用新型涉及一種氮氣循環流程全液體制取的空分裝置，包括空氣過濾器、空氣壓縮機、空氣預冷單元、空氣純化單元、氮氣增壓機、氮氣壓縮機、高低溫增壓透平膨脹機和深冷分離冷箱單元，壓縮空氣經主換熱器換熱后進下塔，循環氮氣經氮氣增壓機后一部分經主換熱器換熱后去高溫膨脹機膨脹，再經主換熱器復熱后出深冷分離冷箱單元去氮氣增壓機入口完成循環，另一部分經高溫膨脹機增壓端、低溫膨脹機增壓端和主換熱器換熱分為從主換熱器底部抽出經節流閥節流后進下塔頂部和從主換熱器中下部去低溫膨脹機膨脹端膨脹，膨脹后在氣液分離器里分離后經主換熱器復熱后出深冷分離冷箱單元去氮氣增壓機完成循環，滿足了大冷量需求，降低裝置能耗，提高產品提取率。

技術領域

本實用新型屬于空氣低溫分離技術領域，尤其涉及一種用來降低運行成本和裝置能耗的氮氣循環流程全液體制取的空分裝置。

背景技術

近年來對工業氣體如氧氣和氮氣的需求量有很大的增長，特別是裝置在不同的運行工況下對工業氣體產品的需求量上升，尤其液態產品的需求量逐年上升，每年以15％～20％的速度增加。由于液體空分產品具有貯存和供應便利、質量保證、輸送距離遠范圍廣等優點越來越被市場認可，市場潛力大，因此全液體空分裝置的使用已成為當前的趨勢。隨著國家交通越來越便利，企業為了追求更多的經濟效益，液態空氣產品以良好的產品品質、廉價的運輸成本、較高的性價比及投入使用安全方便等特點，越來越受到市場的追捧，隨著國家鋼鐵、煤化工和石油化工行業的快速及大型化發展，工業氣體的供應遠未達到發達國家那種以集中供氣覆蓋上百公里的規模，因此液體產品的制取以及銷售便成為更多氣體公司一種較好的選擇。同時，液體產品可以更好的調配各地區產品供需不平衡的狀況，而且隨著國家對醫用氧氣使用的逐步規范化，利用全液體空分裝置生產醫用氧氣也成為主流。

全液體空分裝置就是采用低溫精餾分離工藝方法，其核心是利用空氣中各組分沸點的不同，在精餾塔中來實現空氣混合物中各組分的分離，從而得到液體產品。其基本原理是利用膨脹機絕熱膨脹制冷和焦耳-湯姆遜節流制冷效應，把一定壓力的工藝氣體通過膨脹和節流，產生更低的溫度，通過換熱器換熱回收冷量，可將空氣中各組分分離得到液體產品，整個系統的冷量大部分由膨脹機絕熱膨脹來保證。為了防止空氣中雜質組分在低溫下固化而堵塞換熱器通道和篩板精餾塔塔板的篩孔，用低溫精餾法分離空氣需要將進入冷箱的空氣進行預處理，清除空氣中能在低溫下固化的組分，如CO₂和H₂O等。

空分裝置的原料是空氣，其主要消耗是電能，液體空分裝置能耗的高低對氣體公司和用戶都非常關鍵，因此在這種裝置中如何進一步降低能耗顯得尤為重要。對于采用低溫精餾的空分裝置，能耗和提取率也是評價裝置經濟指標和技術指標的主要參數。對全液體空分裝置來說，降低裝置的能耗和提高提取率，可有效降低生產成本，有利于節能減排，更有利于提高企業經濟效益。

目前液體空分采用的流程形式主要有空氣直接膨脹循環制冷流程、帶預冷的低壓外循環膨脹制冷流程、中壓外循環膨脹制冷流程和帶預冷的中壓外循環膨脹制冷流程等，流程形式眾多，產品提取率和能耗也各不相同。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述流程中現有技術的不足而提供一種能耗較低、采用高低溫膨脹機雙膨脹制冷，最終得到液氧及液氮產品的氮氣循環流程全液體制取的空分裝置，用來降低運行成本和裝置能耗。

本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種氮氣循環流程全液體制取的空分裝置，包括空氣過濾器、與空氣過濾器相接通的空氣壓縮機、與空氣壓縮機相接通的空氣預冷單元、與空氣預冷單元相接通的空氣純化單元、與空氣純化單元相接通的深冷分離冷箱單元，所述深冷分離冷箱單元包括與空氣純化單元相接通的主換熱器、與主換熱器相接通的下塔、與下塔相接通的過冷器、冷凝蒸發器以及上塔；