一种低能耗的内压缩空分装置及流程的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种空分的装置及流程方法，特别是一种低能耗的内压缩空分装置及流程，它适用于空气的分离。
【背景技术】
[0002]当今世界经济随科技进步而飞速发展，各行各业都向大型化装备发展，大钢铁、大化肥、大石化、大化纤、大乙烯、大芳烃、大炼油、大发电(IGCC)、大电子、大注氮采油、大煤气化、大煤化工等等，它们都需要大型、超大型空分设备为之服务。这样的大型空分装置，毫无疑问只能是深冷法继续独霸天下，而且都普遍使用带增压机的内压缩流程的空分装置。
[0003]内压缩是用泵压缩液态产品，再经复热、气化后送至装置外。相对来说氧气内压缩较为安全，尤其是大型化装备领域的高压力、大流量优势更突出。
[0004]空分行业属高耗能行业，空分厂属耗能大户，空分设备的原料是空气，其主要消耗的是能源，能源消耗占生产成本的80%。对于带增压机的内压缩流程的空分装置，能源消耗最大的就是空分设备中的空压机和增压机。
[0005]随着市场经济的不断完善，空分设备的节能增效已越来越被重视。降低生产成本的主要措施就是降低能耗，节能降耗是企业安全环保、提高效益、增强活力的重要方面。
[0006]现在用一种低能耗的内压缩空分装置及流程，代替现在大量使用的带增压机的内压缩流程空分装置进行节能、增效，潜力非常大。而且符合现在节能、减排、环保的政策。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种低能耗的内压缩空分装置及流程，它能够克服已有技术的不足，不仅内压缩空分装置结构简单，能在相同产品参数下降低空分设备的综合单位能耗，降低生产成本，且节能、减排、环保效果好，从而，可有效地提高生产效率及经济效益。
[0008]其解决方案是:低能耗的内压缩空分装置包括:与自洁式空气过滤器连接的空气压缩机，该空气压缩机通过与其连接有溴化锂冷水机组的预冷系统及带污氮换热器的纯化系统相连，而纯化系统分别与分馏塔、增压透平膨胀机相连。
[0009]所述的空气压缩机为轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机。
[0010]采用低能耗的内压缩空分装置的流程是:
1、经自洁式空气过滤器过滤去除灰尘和机械杂质后的空气，进入空气压缩机，将空气压缩至1.0?5.0MPa左右的中压流程的工作压力，并从空气压缩机末级排出高温气体。
[0011]2、从空气压缩机末级排出的高温气体，一部分进入预冷系统加热溴化锂制冷机用于制冷，另一部分进入纯化系统作为污氮换热器的加热源进行换热，加热污氮到170度左右。然后再都进入预冷系统中的空气冷却塔中冷却后，进入分子筛吸附器，用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，从纯化系统获得干净而又干燥的空气。
[0012]3、从纯化系统出来的干净而又干燥的空气分成两股，一股空气直接进入分馏塔，在其冷箱内的主换热器冷却后进入分馏塔的下塔参加精馏；另一股空气进入增压透平膨胀机增压端进行增压，增压后的空气经冷却器后被循环水冷却，而后进入分馏塔的主换热器中被冷却到-110摄氏度后，进入增压透平膨胀机的膨胀端进行绝热膨胀，产生内压缩空分装置所需大部分冷量，膨胀后的空气进入分馏塔的下塔参加精馏。在分馏塔的下塔顶部获得压力高的纯氮气，在分馏塔的上塔顶获得压力低的纯氮气，分馏塔的上塔底部获得纯度为99.6%的液氧。液氧经过液氧泵加压后进入冷箱内的高压主换热器，被增压空气复热至常温后直接送往用户。同时抽取部分液氧产品进入液体贮槽待用。低压氮气、污氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱，复热后的氮气一部分作为产品气送出。从分馏塔上塔中部抽出的氩馏份进粗氩塔底部，经粗氩塔的分离可在其顶部获得工艺氩，再进入精氩塔的精馏，可在塔底获得纯液氩产品。从而可有效地分离出空气中的氧气、氮气和氩气。
[0013]本发明采用上述技术方案，由于应用轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机进行空气压缩。该轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机具有气流路程短，阻力损失较小，流量较大，效率比离心式压缩机高，且结构简单、运行维护方便、没有中间水冷却器(不需要大量循环水、凉水塔、水泵等)、体积小、重量轻，以及末级排气温度高，换热强度高等优点。本发明充分利用上述空气压缩机末级排气温度高，换热强度高的特点，将从该空气压缩机末级排出的高温气体，一部分用于加热溴化锂制冷机制冷，代替原有氟利昂冷水机组，能有效地节约电能；另一部分作为换热器的加热源加热污氮气到170度左右，再生分子筛，可省去分子筛再生原来所用的电加热器、蓄热器或蒸汽加热器，从而减少设备投资，降低成本。采用增压透平膨胀机进行增压，充分利用增压透平膨胀机体积小、结构简单、转子轻、转速高、效率高、不需要电机或汽轮机驱动的特点，代替原有的空气增压机来压缩增压空气，可有效地提高生产效率。
[0014]总之，本发明具有工艺流程简单、能耗低、节能、增效，减排效果好的特点。它能有效地减少所用空分设备及投资，不仅可有效地提高生产效率，降低生产成本，而且，还能提高经济效益，有利于环境保护。
【附图说明】
[0015]图1为一种低能耗的内压缩空分装置及流程简易方块图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图详细描述本发明的【具体实施方式】。
[0017]图1中，低能耗的内压缩空分装置包括:自洁式空气过滤器及与其连接的轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机，该轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机通过与其连接有溴化锂冷水机组的预冷系统、有污氮换热器的纯化系统相连，而纯化系统分别与分馏塔、增压透平膨胀机相连。
[0018]采用内压缩空分装置的流程是
1、将空气原料吸入自洁式空气过滤器中去除灰尘和机械杂质后，进入轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机，充分利用所述轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机没有中间冷却器，末级排气温度高的优点，将空气压缩至1.0?5.0MPa左右的中压流程的工作压力，并从所述空气压缩机末级排出高温气体。
[0019]2、从轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机末级排出的高温气体，一部分进入预冷系统加热溴化锂制冷机用于制冷，另一部分进入纯化系统作为污氮换热器的加热源，加热污氮到170度左右，用于再生吸附器。然后，这两部分高温气体再都进入预冷系统中的空气冷却塔中冷却后，进入分子筛吸附器吸附，用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物等杂质，从而获得干净而又干燥的空气。采用的吸附器为两台，可交替使用，一台吸附器用于吸附杂质，另一台吸附器则由通过换热器加热到170度左右的污氮气进行再生。从纯化系统获得的干净而又干燥的空气。
[0020]3、从纯化系统出来的干净而又干燥的空气分成两股，一股干净而又干燥的空气直接进入分馏塔，在其冷箱内的主换热器冷却后进入分馏塔的下塔参加精馏；另一股干净而又干燥的空气进入增压透平膨胀机增压端进行增压，增压后的空气经冷却器后被循环水冷却，而后进入分馏塔的主换热器中被冷却到-110摄氏度左右后，进入增压透平膨胀机的膨胀端进行绝热膨胀，产生内压缩空分装置所需的大部分冷量，膨胀后的空气进入分馏塔的下塔参加精馏。在分馏塔的下塔顶部获得压力高的纯氮气，在分馏塔的上塔顶获得压力低的纯氮气，而分馏塔的上塔底部获得纯度为99.6%的液氧。液氧经过液氧泵加压后进入冷箱内的高压主换热器，被增压空气复热至常温后直接送往用户。同时抽取部分液氧产品进入液体贮槽待用。低压氮气、污氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱，复热后的氮气一部分作为产品气送出。从分馏塔上塔中部抽出的氩馏份进粗氩塔底部，经粗氩塔的分离可在其顶部获得工艺氩，再进入精氩塔的精馏，可在塔底获得纯液氩产品。从而可有效地分离出空气中的氧气、氮气和氩气。
【主权项】
1.一种低能耗的内压缩空分装置，其特征在于，低能耗的内压缩空分装置包括，与自洁式空气过滤器连接的空气压缩机，该空气压缩机通过与其连接有溴化锂冷水机组的预冷系统、有污氮换热器的纯化系统相连，而纯化系统分别与分馏塔、增压透平膨胀机相连。2.如权利要求书I所述低能耗的内压缩空分装置，其特征在于所述空气压缩机为轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机。3.一种采用权利要求书I或2所述的低能耗的内压缩空分装置的内压缩空分流程，其特征在于，包括如下工艺步骤: 1)经自洁式空气过滤器过滤去除灰尘和机械杂质后的空气，进入空气压缩机，将空气压缩至1.0?5.0MPa的中压流程的工作压力，并从空气压缩机末级排出高温气体； 2)从空气压缩机末级排出的高温气体，一部分进入预冷系统加热溴化锂制冷机用于制冷，另一部分进入纯化系统作为污氮换热器的加热源，加热污氮气到170度，然后再都进入预冷系统中的空气冷却塔中冷却后，再进入分子筛吸附器，用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，从纯化系统获得干净而又干燥的空气； 3)从纯化系统出来的干净而又干燥的空气分成两股，一股空气直接进入分馏塔，在其冷箱内的主换热器冷却后进入分馏塔的下塔参加精馏；另一股空气进入增压透平膨胀机增压端进行增压，增压后的空气经冷却器后被循环水冷却，而后进入分馏塔的高压主换热器中被冷却到-110摄氏度后，进入增压透平膨胀机的膨胀端进行绝热膨胀，产生内压缩空分装置所需大部分冷量，膨胀后的空气进入分馏塔的下塔参加精馏；在分馏塔的下塔顶部获得压力高的纯氮气，在分馏塔的上塔顶获得压力低的纯氮气，分馏塔的上塔底部获得纯度为99.6 %的液氧，液氧经过液氧泵加压后进入冷箱内的高压主换热器，被增压空气复热至常温后直接送往用户，同时抽取部分液氧产品进入液体贮槽待用；低压氮气、污氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱，复热后的氮气一部分作为产品气送出，从分馏塔上塔中部抽出的氩馏份进粗氩塔底部，经粗氩塔的分离可在其顶部获得工艺氩，再进入精氩塔的精馏，可在塔底获得纯液氩产品，从而可有效地分离出空气中的氧气、氮气和氩气。
【专利摘要】一种低能耗的内压缩空分装置及流程，主要是从轴流式空气压缩机或轴流离心复合式空气压缩机末级排出的高温气体，一部分通过换热器再生分子筛，取消分子筛再生用的电加热器、蓄热器或蒸汽加热器节能，一部分加热溴化锂制冷机用于制冷，通过溴化锂制冷机制冷代替原有冷水机组等节电。用增压透平膨胀机代替空气增压机压缩增压空气，提高效率。总之，本发明具有工艺流程简单、能耗低、节能、增效，减排效果好的特点。能有效地减少空分设备投资，提高生产效率，降低生产成本，而且，还能提高经济效益，有利于环境保护。
【IPC分类】F25J3/04
【公开号】CN104976863
【申请号】CN201510413087
【发明人】王林, 田妍妍
【申请人】王林, 田妍妍
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年7月15日