一种生产纯氧和低纯氧的空分冷箱的制作方法

文档序号:14563822发布日期:2018-06-01 18:32阅读:508来源:国知局

本实用新型属于低温空气分离技术领域;具体的说是涉及一种生产纯氧和低纯氧的空分冷箱。



背景技术:

在钢铁、化肥、玻璃等行业中,大量需要低纯氧或纯氧,或者两者同时需要;目前获得纯氧或低纯氧的常规做法是采用带主冷凝蒸发器的双塔低温精馏装置;然而常规双塔精馏法由于受低压塔底部氧气产品纯度的要求和主冷凝蒸发器必需的温差要求,其下塔的操作压力已确定,再加上空气从空压机出口到进下塔入口的沿程阻力,空压机的排压也就一定,特别是对于氧气纯度要求低的装置,空压机的排气压力就低;在双塔低温精馏制取低纯氧的装置中一般可以采用纯氧塔制取纯氧,纯氧塔的底部一般采用来自净化后的空压机排气作热源加热纯液氧使其蒸发,然而由于受低纯氧纯度决定的空压机压力可能使得空气与纯液氧间无换热温差,所以纯氧塔底部的再沸器就可能无法工作,纯氧塔的精馏工况就无法建立。



技术实现要素:

本实用新型的发明目的:

主要是为了克服上述缺陷,提供一种新型结构配置的空气分离制取液态氧氮产品的装置。

本实用新型的技术方案为:

提供了一种生产纯氧和低纯氧的空分冷箱,该空分冷箱主要由一台由膨胀端(11)和增压端(12)组成的增压透平膨胀机(1)、一个增压机后冷却器(2)、一个主换热器(3)、一个过冷器(4)、一个液氧蒸发器(5)、一个下塔(6)、一个上塔(7)、一个连接于下塔顶部和上塔底部的主冷凝蒸发器(8)、一个包含再沸器(91)的纯氧塔(9)组成;在增压机后冷却器内设置有增压空气换热通道一(21)、纯氧换热通道一(22)、污氮换热通道一(23)、氮气换热通道一(24)和低纯氧换热通道一(25);在主换热器内分别设置有膨胀空气换热通道(31)、空气换热通道(32)、纯氧换热通道二(33)、增压空气换热通道二(34)、污氮换热通道二(35)、氮气换热通道二(36)和低纯氧换热通道二(37);在过冷器内分别设置有富氧液空换热通道(41)、贫液空换热通道(42)、液氮换热通道(43)、污氮换热通道三(44)和氮气换热通道三(45)。

所述的液氧蒸发器上设置有一个低纯液氧进口、一个低纯氧气出口、一个空气进口和一个贫液空出口。

在下塔的底部分别设置有空气进口和富氧液空出口;在下塔的中部分别设置有两个贫液空进口和一个贫液空出口;在下塔的顶部分别设置有氮气出口和液氮进口。

在上塔的底部设置有低纯氧气进口;在上塔的中下部分别设置有富氧液空进口和膨胀空气进口;在上塔的中部设置有贫液空进口;在上塔的中上部设置有污氮出口;在上塔的顶部分别设置有液氮进口和氮气出口。

在主冷凝蒸发器(8)上设置有一个氮气进口、一个液氮出口和两个低纯液氧出口。

所述的纯氧塔的顶部设置有一个低纯液氧进口和一个低纯氧气出口;在纯氧塔的底部设置有纯氧出口。

在再沸器的底部设置有液氧出口;在再沸器上还分别设置有空气进口和贫液空出口。

下塔自贫液空进口位置处分为两个精馏段。

上塔自富氧液空进口位置处、贫液空进口位置处、污氮出口位置处分成四个精馏段。

本实用新型的有益效果是:

(1)本实用新型提供的同时生产纯氧和低纯氧的空分冷箱具有同时生产纯氧和低纯氧的能力,同时还可以副产部分低压氮气。

(2)本实用新型提供的同时生产纯氧和低纯氧的空分冷箱采用空气膨胀驱动的增压端提高空气压力用以满足纯氧塔底部的纯液氧蒸发的温差需求,能够在生产纯氧的同时保证较低的空压机压力,设备的运行能耗也就低。

(3)本实用新型提供的同时生产纯氧和低纯氧的空分冷箱上塔、纯氧塔的分离要求较低,故上塔、纯氧塔的理论塔板数较少,高度较低,设备一次投入较完全生产纯氧时更低。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图;

图中;1为增压透平膨胀机;11为增压透平膨胀机膨胀端;12为增压透平膨胀机增压端;2为增压机后冷却器;3为主换热器;4为过冷器;5为液氧蒸发器;6为下塔;7为上塔;8为主冷凝蒸发器;9为纯氧塔;91为再沸器;21为增压空气换热通道一;22为纯氧换热通道一;23为污氮换热通道一;24为氮气换热通道一;25为低纯氧换热通道一;31为膨胀空气换热通道;32为空气换热通道;33为纯氧换热通道二;34为增压空气换热通道二;35为污氮换热通道二;36为氮气换热通道二;37为低纯氧换热通道二;41为富氧液空换热通道;42为贫液空换热通道;43为液氮换热通道;44为污氮换热通道三;45为氮气换热通道三。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做出详细的描述。

如图1所示,提供了一种同时生产纯氧和低纯氧的空分冷箱,该空分冷箱主要由一台由膨胀端(11)和增压端(12)组成的增压透平膨胀机(1)、一个增压机后冷却器(2)、一个主换热器(3)、一个过冷器(4)、一个液氧蒸发器(5)、一个下塔(6)、一个上塔(7)、一个连接于下塔顶部和上塔底部的主冷凝蒸发器(8)、一个包含再沸器(91)的纯氧塔(9)组成;在增压机后冷却器内设置有增压空气换热通道一(21)、纯氧换热通道一(22)、污氮换热通道一(23)、氮气换热通道一(24)和低纯氧换热通道一(25);在主换热器内分别设置有膨胀空气换热通道(31)、空气换热通道(32)、纯氧换热通道二(33)、增压空气换热通道二(34)、污氮换热通道二(35)、氮气换热通道二(36)和低纯氧换热通道二(37);在过冷器内分别设置有富氧液空换热通道(41)、贫液空换热通道(42)、液氮换热通道(43)、污氮换热通道三(44)和氮气换热通道三(45)。

所述的液氧蒸发器上设置有一个低纯液氧进口、一个低纯氧气出口、一个空气进口和一个贫液空出口。

在下塔的底部分别设置有空气进口和富氧液空出口;在下塔的中部分别设置有两个贫液空进口和一个贫液空出口;在下塔的顶部分别设置有氮气出口和液氮进口。

在上塔的底部设置有低纯氧气进口;在上塔的中下部分别设置有富氧液空进口和膨胀空气进口;在上塔的中部设置有贫液空进口;在上塔的中上部设置有污氮出口;在上塔的顶部分别设置有液氮进口和氮气出口。

在主冷凝蒸发器(8)上设置有一个氮气进口、一个液氮出口和两个低纯液氧出口。

所述的纯氧塔的顶部设置有一个低纯液氧进口和一个低纯氧气出口;在纯氧塔的底部设置有纯氧出口。

在再沸器的底部设置有液氧出口;在再沸器上还分别设置有空气进口和贫液空出口。

下塔自贫液空进口位置处分为两个精馏段。

上塔自富氧液空进口位置处、贫液空进口位置处、污氮出口位置处分成四个精馏段。

在具体的实施和管道布置过程中,来自公知分子筛纯化技术的洁净空气管路分成三路分别与增压透平膨胀机(1)的增压端(12)进口、主换热器膨胀空气换热通道(31)和主换热器空气换热通道(32)进口连接,膨胀机增压端的出口再依次与增压机后冷却器增压空气换热通道一(21)、主换热器增压空气换热通道二(34)、纯氧塔再沸器(91)的空气入口连接在一起;主换热器膨胀空气换热通道(31)的出口再依次与增压透平膨胀机(1)的膨胀端(11)、上塔的膨胀空气进口连接在一起,主换热器空气换热通道(32)的出口再分别与液氧蒸发器(5)的空气进口、下塔的空气进口连接在一起;纯氧塔再沸器的贫液空出口和液氧蒸发器的贫液空出口则与下塔的两个贫液空进口分别连接在一起;下塔底部的富氧液空出口、过冷器(4)的富氧液空换热通道(41)、上塔的富氧液空进口依次连接,下塔中部的贫液空出口依次与过冷器贫液空换热通道(42)、上塔的贫液空进口连接在一起,下塔顶部的氮气出口与主冷凝蒸发器的氮气入口连接,主冷凝蒸发器的液氮出口则分别与下塔的液氮进口、过冷器液氮换热通道(43)进口连接在一起,过冷器的液氮换热通道(43)出口则最终连往上塔顶部的液氮进口;上塔顶部的氮气出口经过冷器的氮气换热通道三(45)与主换热器的氮气换热通道二(36)、增压机后冷却器的氮气换热通道一(24)依次连接,最终经增压机后冷却器的氮气换热通道一(24)出口管道送往用户,上塔中上部的污氮出口经过冷器的污氮换热通道三(44)与主换热器的污氮换热通道二(35)依次连接,在主换热器污氮换热通道一(23)出口管道上分为两路,一路经增压机后冷却器的污氮换热通道一(23)通过管道送往公知技术的氮水预冷系统中的水冷却塔,另一路直接送往公知技术的分子筛纯化系统中的电加热器;位于主冷凝蒸发器底部的两个低纯液氧出口分别与液氧蒸发器和纯氧塔的低纯液氧进口连接在一起,液氧蒸发器的顶部低纯氧出口则与主换热器的低纯氧换热通道二(37)、增压机后冷却器的低纯氧换热通道一(25)依次连接,最终经增压机后冷却器的低纯氧换热通道出口管道送往用户,液氧蒸发器的底部连接有液氧排放管道;纯氧塔顶部的低纯氧出口与上塔底部的低纯氧进口连接在一起,底部的纯氧则通过管道与主换热器的纯氧换热通道二(33)、增压机后冷却器的纯氧换热通道一(22)依次连接,最终经增压机后冷却器的低纯氧换热通道一(22)出口管道送往用户,在纯氧塔再沸器的底部还连接有液氧排放管道。

以每小时生产含氧~85%的低纯氧12000标方,~99.6%的纯氧3000标方,副产含氧≤10ppmO2的氮气17300标方,液氧蒸发器排放100标方低纯液氧、纯氧塔再沸器底部排放30标方纯液氧的空分冷箱为例:

来自经公知分子筛纯化技术处理的空压机排气压力为4.35bar(A)分成三部分:一部分经膨胀机增压端提高压力到5.06bar(A)并经增压机后冷却器、主换热器冷却到接近液化点后后送入纯氧塔底部的再沸器中做热源加热纯液氧湿气蒸发得到纯氧气,其自身被液化后送入下塔;一部分经主换热器冷却到一定温度从中部抽出送入膨胀端膨胀到接近上塔工作压力后进入上塔参与精馏;其余部分经主换热器冷却后分两路,一路送入液氧蒸发器作热源加热含氧~85%的低纯液氧使其蒸发得到低纯氧气,其自身被液化后送入下塔参与精馏,另一路则直接送入下塔作为下塔的上升气。液氧蒸发器中获得的含氧~85%的低纯氧最终经主换热器、增压机后冷却器送往用户。

下塔的工作压力为4.2bar(A),在下塔中,来自主冷凝蒸发器的液氮、液氧蒸发器的液空、纯氧塔再沸器的液空,主换热器的空气经低温精馏,在底部获得含氧~34%的富氧液空和顶部的纯氮气,同时还在中部抽取含氧~21%的贫液空,富氧液空、贫液空分别经过冷器后送入上塔。

上塔的工作压力为1.35bar(A),在上塔中,来自主冷凝蒸发器的低纯氧气和液氮、纯氧塔的低纯氧气、下塔的富氧液空和贫液空,膨胀机后的膨胀空气经低温精馏分离,在底部获得含氧~85%的低纯液氧,中上部获得污氮气、顶部获得氮气。底部获得的含氧~85%的低纯液氧大部分在主冷凝蒸发器中被下塔顶部的氮气蒸发作为上塔的上升气,一部分送入液氧蒸发器得到低纯氧,一部分送入纯氧塔获得纯氧。上塔中获得的氮气和污氮气最终经过冷器、主换热器、增压机后冷却器送出冷箱,其中氮气可直接送往用户,污氮气一部分在主换热器后送往公知技术的分子筛纯化系统做再生气,其余经增压机后冷却器送公知技术的氮水预冷系统中回收冷量。

纯氧塔的工作压力为1.4bar(A),在纯氧塔中,来自主冷凝蒸发器的低纯液氧与再沸器中蒸发得到的纯氧热质交换底部得到含氧~99.6%的纯液氧,顶部得到含氧~78.2%低纯氧气,来自纯氧塔底部的纯液氧大部分被来自膨胀机增压端的空气加热汽化,大部分作为纯氧塔的上升气,其余抽出作为纯氧产品,纯氧塔底部为防止碳氢化合物聚集抽取一小部分排出冷箱。纯氧塔底部获得的纯氧气最终经主换热器、增压机后冷却器送往用户。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1