全液体空分设备和工艺的制作方法

本发明属于空分技术领域，具体涉及一种全液体空分设备以及工艺。

背景技术：

现有的空分设备及配套工艺中，通常需要使用多台压缩机用于制冷和实现空气循环，通常还需设置冷冻设备来提供冷量，存在效率低、能耗高的不足。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种效率较高、能耗较低的全液体空分设备。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种全液体空分设备，包括空气过滤系统、压缩系统、预冷系统、纯化系统、高温膨胀机、低温膨胀机、主换热器和用于精馏空气的精馏系统；

空气经所述空气过滤系统、所述压缩系统、所述预冷系统、所述纯化系统送至所述高温膨胀机的增压侧，所述高温膨胀机的增压侧连接所述低温膨胀机的增压侧，所述低温膨胀机的增压侧连接所述主换热器内的第一条换热管路，所述主换热器内的第一条换热管路包括与所述低温膨胀机的增压侧连接的主路、由所述主路分支出的两条支路，一条所述支路连接所述低温膨胀机的膨胀侧，另一条所述支路连接至所述精馏系统，所述低温膨胀机的膨胀侧分两路分别连接所述主换热器内的第二条换热管路、所述精馏系统，所述精馏系统抽取一股压力污氮气并入所述主换热器内的第二条换热管路，所述主换热器内的第二条换热管路连接所述高温膨胀机的膨胀侧，所述高温膨胀机的膨胀侧再连接所述主换热器内的第三条换热管路，所述主换热器内的第三条换热管路的出口分两路，一路连接所述纯化系统提供吸附剂再生气，另一路连接所述预冷系统；所述精馏系统的低压污氮气输出口连接所述主换热器内的第四条换热管路，所述精馏系统的低压氮气出口连接至所述主换热器内的第五条换热管路，所述主换热器内的第四条换热管路和第五条换热管路共同连接所述预冷系统。

本发明还提供上述全液体空分设备采用的全液体空分工艺，所述全液体空分工艺为：空气经过滤、压缩、预冷、纯化后，经所述高温膨胀机的增压侧和所述低温膨胀机的增压侧连续增压后，进入所述主换热器内的第一条换热管路换热，所述主换热器内的第一条换热管路内的一部分空气在所述主换热器的中部被抽出并进入所述低温膨胀机的膨胀端膨胀，另一部分空气在所述主换热器的底部成为高压液空并进入所述精馏系统；经所述低温膨胀机的膨胀端膨胀后的空气分两路分别进入所述主换热器内的第二条换热管路换热和所述精馏系统精馏；所述精馏系统抽取一股压力污氮气并入所述主换热器内的第二条换热管路，经所述主换热器内的第二条换热管路混合、换热后的污氮气再进入所述高温膨胀机的膨胀端膨胀成为低压污氮气，所述低压污氮气经所述主换热器内的第三条换热管路复热成为低压常温污氮气；一部分所述低压常温污氮气进入所述纯化系统而为所述纯化系统提供吸附剂再生气，另一部分所述低压常温污氮气进入所述预冷系统；所述精馏系统产生的低压污氮气经所述主换热器内的第四条换热管路复热，所述精馏系统产生的低压氮气经所述主换热器内的第五条换热管路复热，经所述主换热器内的第四条换热管路复热后的污氮气和经所述主换热器内的第五条换热管路复热后的氮气共同连接进入所述预冷系统。

优选的，空气在所述压缩机中被压缩冷却至~35bar、40℃。

优选的，空气在所述冷冻水换热器中进一步冷却至10~15℃。

优选的，空气进入所述中压纯化系统脱除水和二氧化碳。

优选的，所述高压液空经节流后进入所述精馏系统。

优选的，所述精馏系统分离、液化得到液氮、液氧和液氩。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明配置简单、便于实施，且空分效率较高，氧提取率高，而能耗较低。

附图说明

附图1为本发明的全液体空分设备的工艺流程图。

以上附图中：1、过滤、压缩、预冷、纯化系统（包括空气过滤系统、压缩系统、预冷系统、纯化系统）；2、高温膨胀机；3、低温膨胀机；4、主换热器；5、精馏系统。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：如附图1所示，一种全液体空分设备，包括空气过滤、压缩、预冷、纯化系统1以及高温膨胀机2、低温膨胀机3、主换热器4、用于精馏空气的精馏系统5。

空气经空气过滤、压缩、预冷、纯化系统1（即依次经过空气过滤系统、所述压缩系统、所述预冷系统、所述纯化系统）送至高温膨胀机2的增压侧，高温膨胀机2的增压侧连接低温膨胀机3的增压侧，低温膨胀机3的增压侧连接主换热器4内的第一条换热管路，主换热器4内的第一条换热管路包括与低温膨胀机3的增压侧连接的主路、由主路分支出的两条支路，一条支路连接低温膨胀机3的膨胀侧，另一条支路连接至精馏系统5。低温膨胀机3的膨胀侧分两路分别连接主换热器4内的第二条换热管路、精馏系统5，精馏系统抽取一股压力污氮气并入主换热器4内的第二条换热管路。主换热器4内的第二条换热管路连接高温膨胀机2的膨胀侧，压力污氮气经高温膨胀机2成为低压污氮气。高温膨胀机2的膨胀侧再连接主换热器8内的第三条换热管路，主换热器4内的第三条换热管路的出口分两路，一路连接纯化系统提供吸附剂再生气，另一路连接预冷系统。即低压污氮气经主换热器4内的第三条换热管路复热成为低压常温污氮气一部分进入纯化系统，为纯化系统提供吸附剂再生气，另一部分连接预冷系统，参与制取冷冻水。精馏系统5的低压污氮气输出口连接主换热器4内的第四条换热管路，精馏系统5的低压氮气出口连接至主换热器4内的第五条换热管路，主换热器4内的第四条换热管路和第五条换热管路共同连接预冷系统。

基于上述的全液体空分设备而实现的一种全液体空分工艺为：空气经过滤、压缩、预冷、纯化后，变成压力为10~60bar，温度为5~50℃纯化后的压缩空气。纯化后的压缩空气经高温膨胀机2的增压侧和低温膨胀机3的增压侧连续增压后，进入主换热器4内的第一条换热管路换热，主换热器4内的第一条换热管路内的一部分空气在主换热器4的中部被抽出并进入低温膨胀机3的膨胀端膨胀，另一部分空气在主换热器4的底部成为高压液空，经节流后进入精馏系统5。经低温膨胀机3的膨胀端膨胀后的空气分两路，一路进入主换热器4内的第二条换热管路换热，另一路进入精馏系统5精馏。精馏系统5抽取一股压力污氮气，并入主换热器4内的第二条换热管路，经主换热器4内的第二条换热管路混合、换热后的污氮气再进入高温膨胀机3的膨胀端膨胀成为低压污氮气，低压污氮气经主换热器4内的第三条换热管路复热成为低压常温污氮气。一部分低压常温污氮气进入纯化系统，为纯化系统提供吸附剂再生气，另一部分低压常温污氮气进入预冷系统，参与制取冷冻水。精馏系统5分离、液化得到液氮、液氧和液氩，并产生低压污氮气和低压氮气。精馏系统5产生的低压污氮气经主换热器4内的第四条换热管路复热，精馏系统5产生的低压氮气经主换热器4内的第五条换热管路复热，经主换热器4内的第四条换热管路复热后的污氮气和经主换热器4内的第五条换热管路复热后的低压氮气共同连接进入预冷系统制取冷冻水。

上述方案中：

1、经过滤、压缩、预冷、纯化后的压缩空气进入高温膨胀机2、低温膨胀机3的增压侧连续增压，然后进主换热器4换热后，空气经低温膨胀机3膨胀、在主换热器4内与压力污氮混合复热后进入高温膨胀机2膨胀、再经主换热器4复热，变成低压常温污氮气，即高温膨胀机2、低温膨胀机3组在高压、温度较高情况下，利用高温高焓值原理，进行高效率膨胀制冷。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。