过第八管道108经主换热器与所述液氧蒸发器相连，所述液氧蒸发器通过第九管道109及第一节流阀15连接在所述高压力下塔中部入口处，所述液氧蒸发器通过第十管道110及第二节流阀16连接在所述低压力下塔中部入口处；所述膨胀端出口设置第十一管道111与上塔相连；所述高压力下塔底部液体出口处通过第十二管道112及第三节流阀17后与所述低压力塔冷凝器连接，所述高压力下塔中部液体出口处连接第十三管道113，所述高压力下塔顶部的液体出口处连接第十四管道114，所述第十三管道经过一过冷器及第四节流阀18后连接在所述上塔中部入口处，所述第十四管道经过所述过冷器及第五节流阀19后连接在所述上塔顶部入口处；所述低压力下塔底部液体出口处通过第十五管道115与所述低压力塔冷凝器连接，所述低压力下塔顶部的液体出口处连接第十六管道116，所述第十六管道经过所述过冷器及第六节流阀20后连接在所述上塔的上部入口处，所述低压力下塔冷凝器的污氮气通过第十七管道117与上塔中部入口相连；所述上塔顶部的污氮气出口处连接第十八管道118，所述第十八管道连接所述过冷器和主换热器；所述冷凝蒸发器的液氧侧出口处通过第十九管道119和所述液氧蒸发器连接，所述液氧蒸发器的气氧出口通过第二十管道120与所述主换热器连接。
[0022]所述低压力下塔为工作压力0.2-0.22MPa，所述高压力下塔为工作压力?0.36MPa0
[0023]所述高压力下塔为塔板数为25~35或对应塔盘数为35~50盘的下塔，所述低压力下塔为塔板数为25~35或对应塔盘数为35~50盘的下塔，所述上塔为塔板数为30~40或对应塔盘数为52~68盘的规整填料上塔。
[0024]所述低压力空压机排气压力0.25-0.27MPa.所述高压力空压机带中抽两段式，中抽压力0.38，末级压力~0.65MPa，可根据不同氧气压力工况，调整末级压力。
[0025]实施例二
一种利用实施例一中所述的低纯度氧空气分离的装置进行氧空气分离的方法，该方法如下:
空气经低压力空压机压缩经前端预冷纯化后分为三部分:第一部分空气进入主换热器，被返流气体冷却后进入低压力下塔；第二部分相当于膨胀量的空气进入透平膨胀机的增压端增压，增压后经冷却器冷却后进入主换热器，冷却到一定温度后从主换热器中部抽出进入膨胀机，膨胀后的空气送入上塔；第三部分空气进入高压力空压机压缩，抽出一部分进入主换热器冷却后进入高压力下塔，其余部分经高压力空压机进一步压缩，经主换热器冷却后进入液氧蒸发器作为热源汽化液氧，出液氧蒸发器后分成两股:一股进入高压力下塔中部，另一股进入低压力下塔中部；空气经下塔精馏后，在下塔底部获得液空，在顶部获得液氮；
其中，高压力下塔从上到下产生液氮、贫液空及富氧液空，富氧液空节流进入低压力下塔冷凝器作为冷源，贫液空经过冷器过冷后，节流进入上塔，作为其回流液，纯液氮在过冷器中过冷后送入上塔顶部作回流液；低压力下塔从上到下产生液氮及富氧液空，富氧液空节流进入低压力下塔冷凝器作为冷源，液氮在过冷器中过冷后送入上塔顶部作回流液，低压力下塔冷凝器蒸发后的液空蒸汽送入上塔中部参与精馏；在上塔从上到下产生氮气和液氧，氮气从上塔顶部抽出后经过冷器和主换热器复热至设计温度出冷箱，一股污氮用于分子筛吸附器的再生，另一股送到水冷塔对水进行冷却，还有一小部分进入冷箱，对冷箱充气；液氧从上塔底部抽出进入液氧蒸发器，被空气加热汽化后进入主换热器复热到常温后送往用户。
膨胀机增压端的气体来自低压力空压机后的气体。
[0026]产品氧气纯度70%?97%，产品氧气压力0.4bar (G)?2bar (G),氧提取率99%以上。
[0027]空分装置能耗比常规双塔流程低了 10%以上。
[0028]本实施例中提到的低纯度氧空气分离的装置与实施例一中所述的低纯度氧空气分离的装置相同，在此不再一一赘述。
【主权项】
1.一种低纯度氧空气分离的装置，包括空气压缩系统、前端预冷纯化系统和冷箱，所述空气压缩系统包括低压力空压机及高压力空压机，所述冷箱包括主换热器、液氧蒸发器、膨胀机的膨胀端及精馏塔，所述精馏塔包括低压力下塔、高压力下塔、上塔、低压力下塔冷凝蒸发器和位于上塔和高压力下塔之间的冷凝蒸发器，其特征在于:所述低压力空压机通过第一管道与前端预冷纯化系统相连接，所述前端预冷纯化系统的第一气体出口通过第二管道经主换热器与所述低压力下塔相连；前端预冷纯化系统的第二气体出口通过第三管道与一膨胀机的增压端相连接，所述增压端通过第四管道连接一水冷却器，所述水冷却器通过第五管道经主换热器连接在所述膨胀机的膨胀端；所述前端预冷纯化系统的第三气体出口通过第六管道与所述高压力空压机相连接，高压力空压机中抽出口通过第七管道经主换热器与所述高压力下塔相连；高压力空压机末级出口通过第八管道经主换热器与所述液氧蒸发器相连，所述液氧蒸发器通过第九管道及第一节流阀连接在所述高压力下塔中部入口处，所述液氧蒸发器通过第十管道及第二节流阀连接在所述低压力下塔中部入口处；所述膨胀端出口设置第十一管道与上塔相连；所述高压力下塔底部液体出口处通过第十二管道及第三节流阀后与所述低压力塔冷凝器连接，所述高压力下塔中部液体出口处连接第十三管道，所述高压力下塔顶部的液体出口处连接第十四管道，所述第十三管道经过一过冷器及第四节流阀后连接在所述上塔中部入口处，所述第十四管道经过所述过冷器及第五节流阀后连接在所述上塔顶部入口处；所述低压力下塔底部液体出口处通过第十五管道及第六节流阀与所述低压力塔冷凝器连接，所述低压力下塔顶部的液体出口处连接第十六管道，所述第十六管道经过所述过冷器及第七节流阀后连接在所述上塔的上部入口处，所述低压力下塔冷凝器的污氮气通过第十七管道与上塔中部入口相连；所述上塔顶部的污氮气出口处连接第十八管道，所述第十八管道连接所述过冷器和主换热器；所述冷凝蒸发器的液氧侧出口处通过第十九管道和所述液氧蒸发器连接，所述液氧蒸发器的气氧出口通过第二十管道与所述主换热器连接。2.根据权利要求1所述的一种低纯度氧空气分离的装置，其特征在于:所述低压力下塔为工作压力0.2-0.22MPa，所述高压力下塔为工作压力~0.36MPa。3.根据权利要求1所述的一种低纯度氧空气分离的装置，其特征在于:所述高压力下塔为塔板数为25~35或对应塔盘数为35~50盘的下塔，所述低压力下塔为塔板数为25~35或对应塔盘数为35~50盘的下塔，所述上塔为塔板数为30~40或对应塔盘数为52~68盘的规整填料上塔。4.根据权利要求1所述的一种低纯度氧空气分离的装置，其特征在于:所述低压力空压机排气压力0.25-0.27MPa.所述高压力空压机带中抽两段式，中抽压力0.38，末级压力-0.65MPa，可根据不同氧气压力工况，调整末级压力。5.一种利用如权利要求1中所述的低纯度氧空气分离的装置进行氧空气分离的方法，其特征在于:该方法如下: 空气经低压力空压机压缩经前端预冷纯化后分为三部分:第一部分空气进入主换热器，被返流气体冷却后进入低压力下塔；第二部分相当于膨胀量的空气进入透平膨胀机的增压端增压，增压后经冷却器冷却后进入主换热器，冷却到一定温度后从主换热器中部抽出进入膨胀机，膨胀后的空气送入上塔；第三部分空气进入高压力空压机压缩，抽出一部分进入主换热器冷却后进入高压力下塔，其余部分经高压力空压机进一步压缩，经主换热器冷却后进入液氧蒸发器作为热源汽化液氧，出液氧蒸发器后分成两股:一股进入高压力下塔中部，另一股进入低压力下塔中部；空气经下塔精馏后，在下塔底部获得液空，在顶部获得液氮； 其中，高压力下塔从上到下产生液氮、贫液空及富氧液空，富氧液空节流进入低压力下塔冷凝器作为冷源，贫液空经过冷器过冷后，节流进入上塔，作为其回流液，纯液氮在过冷器中过冷后送入上塔顶部作回流液；低压力下塔从上到下产生液氮及富氧液空，富氧液空节流进入低压力下塔冷凝器作为冷源，液氮在过冷器中过冷后送入上塔顶部作回流液，低压力下塔冷凝器蒸发后的液空蒸汽送入上塔中部参与精馏；在上塔从上到下产生氮气和液氧，氮气从上塔顶部抽出后经过冷器和主换热器复热至设计温度出冷箱，一股污氮用于分子筛吸附器的再生，另一股送到水冷塔对水进行冷却，还有一小部分进入冷箱，对冷箱充气；液氧从上塔底部抽出进入液氧蒸发器，被空气加热汽化后进入主换热器复热到常温后送往用户。6.根据权利要求5所述的一种低纯度氧空气分离的方法，其特征在于:膨胀机增压端的气体来自低压力空压机后的气体。7.根据权利要求5所述的一种低纯度氧空气分离的方法，其特征在于:产品氧气纯度70%?97%，产品氧气压力0.4bar (G)?2bar (G)，氧提取率99%以上。8.根据权利要求5所述的一种低纯度氧空气分离的方法，其特征在于:空分装置能耗比常规双塔流程低了 10%以上。
【专利摘要】本发明涉及一种生产低纯度氧空气分离的新型装置及方法，该装置包括空气压缩系统、前端预冷纯化系统和冷箱，所述空气压缩系统包括低压力空压机、高压力空压机，所述冷箱包括主换热器、液氧蒸发器、膨胀机的膨胀端及分馏塔，所述精馏塔包括低压力下塔、高压力下塔、上塔、低压力下塔冷凝蒸发器和位于上塔和高压力下塔之间的冷凝蒸发器。本发明充分挖掘了精馏塔的精馏潜力，能耗低，比常规双塔流程低了10%以上；操作上比纯氧和空气混合简单；产品提取率高达99%以上。
【IPC分类】F25J3/04
【公开号】CN105115244
【申请号】CN201510482799
【发明人】郑三七, 王庆波, 孙宇, 翟彦邦, 李美玲, 孟松涛, 张建松, 赵雪莉
【申请人】开封空分集团有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月10日