一种氧气回收空分装置的制作方法

1.本发明涉及氧气回收技术领域，尤其涉及一种氧气回收空分装置。


背景技术：

2.锂离子电池是指由锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料，以及非水电解质构成的电池，其具有环保、高性能、运行时间久等特点，已经成为电池行业发展的重点之一，其中，在锂电池正极材料的生产过程中需要用到大量的纯氧，同时产生大量高温高湿、近似常压的富氧烟气，为了实现对富氧烟气内氧气的回收利用，需要对富氧烟气进行处理。
3.中国专利公告号：cn113587550a公开了《一种用于空分放空氧气的回收装置》，包括空气过滤器、空压机、空气冷却器、分子筛、循环增压机、膨胀机、主换热器、精馏塔、氧气管网以及氧贮槽，其中，空气过滤器的输入端连通空气源，空气过滤器的输出端连通于所述空压机，空压机的输出端连通于所述空气冷却器，空气冷却器的另一端和所述分子筛连接，经分子筛纯化后的气体输入所述循环增压机，所述循环增压机的输出端连通于所述膨胀机的增压端，所述膨胀机的膨胀端与所述精馏塔连通，精馏塔用于向所述氧气管网以及氧贮槽内分别输送氧气和液氧。
4.现有的对富氧烟气中氧气回收的方式通常是增设一套氧气提纯回收装置，将富氧烟气提纯回收再利用，这样的做法虽然能提高氧气的利用率，但会大大增加设备的投资，并且富氧烟气内的氧气的回收效率低下。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供不仅能对富氧烟气中的氧气高效率提纯回收再利用，而且能大大降低设备投资的一种氧气回收空分装置。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种氧气回收空分装置，其特征在于，包括：洗涤除尘降温降湿系统、回收烟气升压系统、回收烟气纯化干燥系统、空气压缩系统、空气预冷及纯化系统和低温精馏系统；
7.所述洗涤除尘降温降湿系统用于将富氧烟气洗涤降尘降温降湿后，通过回收烟气升压系统升压后，导入回收烟气纯化干燥系统吸附残留水分，获得干燥洁净的烟气；
8.所述空气压缩系统用于将原料空气压缩，通过空气预冷及纯化系统将原料空气预冷冷却并纯化后，导入低温精馏系统低温精馏得到氧气。
9.作为上述技术方案的进一步描述：
10.所述洗涤除尘降温降湿系统包括烟气洗涤塔和第二冷却水泵，所述回收烟气升压系统包括烟气鼓风机。
11.作为上述技术方案的进一步描述：
12.所述烟气洗涤塔设置烟气进气管路、烟气流出管路及冷却水管路，通过烟气流出管路与烟气鼓风机连接，通过冷却水管路与第二冷却水泵连接。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述回收烟气纯化干燥系统包括第三纯化器、第四纯化器和电加热器，第三纯化器和第四纯化器通过再生气管路与电加热器连接。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述空气压缩系统包括空气压缩机和增压机，所述空气预冷及纯化系统包括空气冷却塔、第一冷却水泵、冷水机组、冷冻水泵、水冷塔、第一纯化器和第二纯化器。
17.作为上述技术方案的进一步描述：
18.所述空气压缩机通过管路与空气冷却塔连接，所述空气冷却塔通过管路与冷水机组、第一冷却水泵连接，其中，冷水机组通过管路与水冷塔连接，所述空气冷却塔通过管路与第一纯化器和第二纯化器连接。
19.作为上述技术方案的进一步描述：
20.所述低温精馏系统包括增压膨胀机、液氧泵、主换热器、下塔、主冷凝蒸发器、上塔和过冷器。
21.作为上述技术方案的进一步描述：
22.所述增压膨胀机增压端通过管路与增压机的后方一路连接，所述增压膨胀机增压端通过管路与增压端后冷却器连接，所述增压端后冷却器通过管路与主换热器连接，所述主换热器通过管路与增压膨胀机连接，所述增压膨胀机通过管路与下塔连接，另一路通过管路与主换热器连接，所述主换热器通过节流阀连接至下塔，所述下塔通过管路与过冷器连接，所述过冷器通过管路与上塔连接，所述下塔与上塔之间设有主冷凝蒸发器，所述主冷凝蒸发器通过管路连接液氧泵，所述液氧泵通过管路与主换热器连接。
23.一种氧气回收空分装置的使用方法，包括以下步骤：
24.s01：原料空气经空气压缩机加压到一定压力后，进入空气冷却塔与来自循环水系统的冷却水和经水冷塔、冷水机组进一步冷却的冷冻水直接接触，达到分级冷却，冷却后的加工空气进入第一纯化器，吸附除去残余的水份、二氧化碳和碳氢化合物，获得干燥洁净的空气；
25.s02：干燥洁净的空气一部分直接进入主换热器冷却至接近饱和温度进入下塔，其余空气经过增压机压缩后分为两股，一股直接送入主换热器，为液氧提供汽化热，冷却成液空经节流就进入下塔，另一股依次经增压膨胀机、增压端后冷却器后进入主换热器，冷却至一定温度后抽出至增压膨胀机，膨胀后进入下塔；
26.s03：常压富氧烟气进入烟气洗涤塔，与来自第二冷却水泵的冷却水直接接触，对富氧烟气洗涤除尘降温降湿，洗涤降温降湿后的烟气经烟气鼓风机升压后，进入第三纯化器，吸附除去残余的水分，干燥洁净的烟气直接进入主换热器冷却至一定温度后送至上塔；
27.s04：下塔顶部获得纯度较高的液氮，一部分做为下塔精馏提供回流液，剩余液氮经过冷器后，节流进入上塔，为上塔精馏提供回流液，下塔底部的富氧液体经过冷器后，节流进入上塔参与精馏，主冷凝蒸发器获得纯度较高的液氧，抽取适量经液氧泵增压至所需压力送入主换热器与高压空气换热，气化成压力氧气产品，送至氧气产品管网，部分液氧经过冷器过冷后做为液体产品送往下游。
28.在上述技术方案中，本发明提供的一种氧气回收空分装置，具有以下有益效果：
29.该空分装置采用集成式的模块系统结构，可有效去除回收烟气中的金属氧化物粉
尘，同时达到降温降湿，降低氧分子的活跃度的效果，确保下游设备的安全运行，不但能实现对富氧烟气中的氧气高效率提纯回收再利用，同时大大降低设备投资和运行能耗，提高了利用率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例提供的一种氧气回收空分装置的结构示意图。
32.附图标记说明：
33.1、烟气洗涤塔；2、第二冷却水泵；3、烟气鼓风机；4、第三纯化器；5、第四纯化器；6、电加热器；7、空气压缩机；8、空气冷却塔；9、水冷塔；10、冷水机组；11、冷冻水泵；12、第一冷却水泵；13、第一纯化器；14、第二纯化器；15、增压机；16、增压膨胀机；17、主换热器；18、上塔；19、液氧泵；20、下塔；21、过冷器；22、主冷凝蒸发器；23、增压端后冷却器。
具体实施方式
34.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
35.如图1所示，一种氧气回收空分装置，包括：洗涤除尘降温降湿系统、回收烟气升压系统、回收烟气纯化干燥系统、空气压缩系统、空气预冷及纯化系统和低温精馏系统；
36.洗涤除尘降温降湿系统用于将富氧烟气洗涤降尘降温降湿后，通过回收烟气升压系统升压后，导入回收烟气纯化干燥系统吸附残留水分，获得干燥洁净的烟气；
37.洗涤除尘降温降湿系统可有效去除回收烟气中的金属氧化物粉尘，同时达到降温降湿，降低氧分子的活跃度，确保下游设备的安全运行；
38.空气压缩系统用于将原料空气压缩，通过空气预冷及纯化系统将原料空气预冷冷却并纯化后，导入低温精馏系统低温精馏得到氧气；
39.空气预冷及纯化系统采用规整填料塔技术，安全可靠，氧提取率高，不但能实现对富氧烟气中的氧气高效率提纯回收再利用，同时大大降低设备投资，同时产品结构多样，可产氧气、液氧、氮气等，可满足不同的客户需求，原料气为空气和富氧烟气，且对富氧烟气的品质适用范围广。
40.洗涤除尘降温降湿系统包括烟气洗涤塔1和第二冷却水泵2，回收烟气升压系统包括烟气鼓风机3，烟气洗涤塔1设置烟气进气管路、烟气流出管路及冷却水管路，通过烟气流出管路与烟气鼓风机3连接，通过冷却水管路与第二冷却水泵2连接。
41.回收烟气纯化干燥系统包括第三纯化器4、第四纯化器5和电加热器6，第三纯化器4和第四纯化器5通过再生气管路与电加热器6连接。
42.空气压缩系统包括空气压缩机7和增压机15，空气预冷及纯化系统包括空气冷却塔8、第一冷却水泵12、冷水机组10、冷冻水泵11、水冷塔9、第一纯化器13和第二纯化器14，空气压缩机7通过管路与空气冷却塔8连接，空气冷却塔8通过管路与冷水机组10、第一冷却水泵12连接，其中，冷水机组10通过管路与水冷塔9连接，空气冷却塔8通过管路与第一纯化
器13和第二纯化器连接14。
43.低温精馏系统包括增压膨胀机16、液氧泵19、主换热器17、下塔20、主冷凝蒸发器22、上塔18和过冷器21，增压膨胀机16增压端通过管路与增压机15的后方一路连接，增压膨胀机16增压端通过管路与增压端后冷却器23连接，增压端后冷却器23通过管路与主换热器17连接，主换热器17通过管路与增压膨胀机16连接，增压膨胀机16通过管路与下塔20连接，另一路通过管路与主换热器17连接，主换热器17通过节流阀连接至下塔20，下塔20通过管路与过冷器21连接，过冷器21通过管路与上塔18连接，下塔20与上塔18之间设有主冷凝蒸发器22，主冷凝蒸发器22通过管路连接液氧泵19，液氧泵19通过管路与主换热器17连接。
44.一种氧气回收空分装置的使用方法，包括以下步骤：
45.s01：原料空气经空气压缩机7加压到一定压力后，进入空气冷却塔8与来自循环水系统的冷却水和经水冷塔9、冷水机组10进一步冷却的冷冻水直接接触，达到分级冷却，冷却后的加工空气进入第一纯化器13，吸附除去残余的水份、二氧化碳和碳氢化合物，获得干燥洁净的空气；
46.s02：干燥洁净的空气一部分直接进入主换热器17冷却至接近饱和温度进入下塔20，其余空气经过增压机15压缩后分为两股，一股直接送入主换热器17，为液氧提供汽化热，冷却成液空经节流就进入下塔20，另一股依次经增压膨胀机16、增压端后冷却器23后进入主换热器17，冷却至一定温度后抽出至增压膨胀机16，膨胀后进入下塔20，空气进入下塔20的底部，做为上升蒸汽，自下而上穿过每一块填料，与填料上的液体接触，进行热质交换，在顶部得到高纯度的氮气，该氮气在主冷凝蒸发器22内被冷凝成为液氮，做为回流液，沿填料自上而下流动，与上升蒸汽进行热质交换，在下塔20底部得到富氧液态空气；
47.s03：常压富氧烟气进入烟气洗涤塔1，与来自第二冷却水泵2的冷却水直接接触，对富氧烟气洗涤除尘降温降湿，洗涤降温降湿后的烟气经烟气鼓风机3升压后，进入第三纯化器4，吸附除去残余的水分，干燥洁净的烟气直接进入主换热器17冷却至一定温度后送至上塔18；
48.s04：下塔20顶部获得纯度较高的液氮，一部分做为下塔20精馏提供回流液，剩余液氮经过冷器21后，节流进入上塔18，为上塔18精馏提供回流液，下塔20底部的富氧液体经过冷器21后，节流进入上塔18参与精馏，主冷凝蒸发器22获得纯度较高的液氧，抽取适量经液氧泵19增压至所需压力送入主换热器17与高压空气换热，气化成压力氧气产品，送至氧气产品管网，部分液氧经过冷器21过冷后做为液体产品送往下游。
49.以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。