一种液氧倒灌制取液氮的空分装置的制作方法

本技术涉及液氮制取，具体涉及一种液氧倒灌制取液氮的空分装置。

背景技术：

1、随着各行各业的快速发展，对工业气体的要求量也有较大的增长，特别是液态产品的需求量逐年上升，每年以15％～20％的速度增加。由于液体空分产品具有便利贮存、供应方便、保证质量、输送效率高等优点，越来越被用户采用，市场潜力较大。随着交通状况的极大改善以及为了追求更高的经济效益，液态空气制品以其良好的品质、较低的运输成本、较好的性能价格比以及安全方便等特点，越来越受到用户的青睐，虽然中国地域辽阔，但工业气体的供应远未达到发达国家可以以集中供气覆盖上百公里的规模，因此液体销售便成为气体公司一种较好的选择。

2、随着现在液氮的需求量逐步增大，现有的空分生产液氮无法满足客户日益增长的需求，造成液氮大量从外面采购，大大增加成本，现有制取液氮的空分装置不能达到较好的液氮提纯效果，因此如何提高液氮产量和液氮提取率是十分关键的。

3、其次，现在制取液氮的空分装置缺乏循环结构设计，能耗较大，无法达到能源循环利用，因此有必要予以改进。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，具有液氧倒灌、液氮提纯效果较佳、提高液氮产量和提取率及能源循环利用的特点。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，包括自洁式空气过滤器、空气透平压缩机i、预冷系统、纯化系统、循环压缩机系统、高低温膨胀系统、主换热器和精馏塔，所述自洁式空气过滤器的输出端与空气透平压缩机i连接，所述空气透平压缩机i与预冷系统相连接，所述预冷系统与纯化系统连接，所述精馏塔包括上塔、下塔和主冷凝蒸发器，所述纯化系统通过主换热器后到达下塔，所述主冷凝蒸发器的侧部设置有由下而上的液氧倒灌通道，所述液氧倒灌通道上设置有自动截止阀i，所述精馏塔连接有液空过冷器，所述主冷凝蒸发器中冷凝的液氮通过液空过冷器后设置有向下液氮产出通道；

3、所述主冷凝蒸发器中冷凝的液氮部分通过液空过冷器到达上塔顶部，所述下塔底部引出富氧液空，在液空过冷器中过冷到达上塔，所述上塔的下部一侧输出端通过主换热器后设置氧气排放通道，所述氧气排放通道设置有自动截止阀ii，所述精馏塔的顶部输出端依次通过液空过冷器和主换热器产出氮气，所述精馏塔的上方侧部经过主换热器后连接纯化系统达到循环，所述精馏塔的顶部输出端部分气体依次通过液空过冷器和主换热器后分别到达纯化系统和预冷系统达到循环，所述精馏塔的顶部输出端部分气体依次通过液空过冷器和主换热器后连接有空气透平压缩机ii，所述空气透平压缩机ii一端连接有冷却器i，所述冷却器i连接高低温膨胀系统，所述高低温膨胀系统包括高温膨胀机和低温膨胀机，循环压缩机系统包括增压机i和增压机ii，增压机i与高温膨胀机连接，增压机ii与低温膨胀机连接，增压机i和增压机i相连接，所述高温膨胀机经过主换热器后的输出端设置在空气透平压缩机ii和主换热器的管路上，所述低温膨胀机的输出端与精馏塔的顶部输出管道连接，所述增压机ii的输出端通过主换热器后达到下塔从而达到循环。

4、作为本实用新型优选的，所述空气透平压缩机i连接设置有消声器i。

5、作为本实用新型优选的，所述预冷系统内设置有空冷塔、预冷机组、水泵和冷却器ii，所述空冷塔分别与水泵、预冷机组、冷却器ii连接，所述预冷机组和冷却器ii连接，所述冷却器ii与水泵连接。

6、作为本实用新型优选的，所述纯化系统内设置有分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii，所述分子筛纯化器ii与分子筛纯化器i相连接，所述分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii上连接设置有消声器ii，所述分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii连接设置有电加热器。

7、作为本实用新型优选的，所述精馏塔的顶部输出端依次通过液空过冷器和主换热器后在其管路上设置有自动截止阀iii。

8、作为本实用新型优选的，所述主冷凝蒸发器中冷凝的液氮部分通过液空过冷器到达上塔顶部的管路上设置有闸阀。

9、作为本实用新型优选的，所述空气透平压缩机ii连接设置有电机。

10、作为本实用新型优选的，所述增压机i和增压机ii的输出管路上设置有冷却器iii。

11、通过采用上述技术方案，本实用新型和现有技术相比具有的优点是：本实用新型构成简单合理，首先，通过液氧倒灌通道的设置，控制自动截止阀i将液氧从主冷凝蒸发器的侧部倒灌进去，增加精馏塔冷量，开大自动截止阀ii，加大氧气排出量，因倒灌入液氧增加了冷量，则下塔输送上塔的液氮量可减少，减少的部分采用下塔直接通过向下液氮产出通道产出液氮，使得空分装置生产出液氮满足需求，具有较好的液氮提纯效果，大大提高液氮产量和液氮提取率，减少成本；其次，不仅能够产出液氮，同时能够产出氧气和氮气，功能性较佳；主冷凝蒸发器中冷凝的液氮部分通过液空过冷器到达上塔顶部，下塔底部引出富氧液空，在液空过冷器中过冷到达上塔，精馏塔的上方侧部经过主换热器后连接纯化系统达到循环，精馏塔的顶部输出端部分气体依次通过液空过冷器和主换热器后分别到达纯化系统和预冷系统达到循环，精馏塔的顶部输出端部分气体依次通过液空过冷器和主换热器后连接有空气透平压缩机ii，空气透平压缩机ii一端连接有冷却器i，冷却器i连接高低温膨胀系统，高低温膨胀系统包括高温膨胀机和低温膨胀机，循环压缩机系统包括增压机i和增压机ii，增压机i与高温膨胀机连接，增压机ii与低温膨胀机连接，增压机i和增压机i相连接，高温膨胀机经过主换热器后的输出端设置在空气透平压缩机ii和主换热器的管路上，低温膨胀机的输出端与精馏塔的顶部输出管道连接，增压机ii的输出端通过主换热器后达到下塔从而达到循环，各个循环管路能够为空分装置提供冷量，达到较好制冷循环效果，采用高低温膨胀系统和循环压缩机系统，达到效果更加明显，达到能源循环利用，并且通过主换热器的设置，对多个管路同步进行，进一步提高了换热工作的效率，保证了能源的有效利用，降低了能耗。

技术特征：

1.一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：包括自洁式空气过滤器、空气透平压缩机i、预冷系统、纯化系统、循环压缩机系统、高低温膨胀系统、主换热器和精馏塔，所述自洁式空气过滤器的输出端与空气透平压缩机i连接，所述空气透平压缩机i与预冷系统相连接，所述预冷系统与纯化系统连接，所述精馏塔包括上塔、下塔和主冷凝蒸发器，所述纯化系统通过主换热器后到达下塔，所述主冷凝蒸发器的侧部设置有由下而上的液氧倒灌通道，所述液氧倒灌通道上设置有自动截止阀i，所述精馏塔连接有液空过冷器，所述主冷凝蒸发器中冷凝的液氮通过液空过冷器后设置有向下液氮产出通道；

2.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述空气透平压缩机i连接设置有消声器i。

3.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述预冷系统内设置有空冷塔、预冷机组、水泵和冷却器ii，所述空冷塔分别与水泵、预冷机组、冷却器ii连接，所述预冷机组和冷却器ii连接，所述冷却器ii与水泵连接。

4.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述纯化系统内设置有分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii，所述分子筛纯化器ii与分子筛纯化器i相连接，所述分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii上连接设置有消声器ii，所述分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii连接设置有电加热器。

5.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述精馏塔的顶部输出端依次通过液空过冷器和主换热器后在其管路上设置有自动截止阀iii。

6.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述主冷凝蒸发器中冷凝的液氮部分通过液空过冷器到达上塔顶部的管路上设置有闸阀。

7.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述空气透平压缩机ii连接设置有电机。

8.根据权利要求1所述的一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，其特征在于：所述增压机i和增压机ii的输出管路上设置有冷却器iii。

技术总结
本技术公开了一种液氧倒灌制取液氮的空分装置，包括自洁式空气过滤器、空气透平压缩机I、预冷系统、纯化系统、循环压缩机系统、高低温膨胀系统、主换热器和精馏塔，自洁式空气过滤器的输出端与空气透平压缩机I连接，空气透平压缩机I与预冷系统相连接，预冷系统与纯化系统连接，精馏塔包括上塔、下塔和主冷凝蒸发器，纯化系统通过主换热器后到达下塔，主冷凝蒸发器的侧部设置有由下而上的液氧倒灌通道，液氧倒灌通道上设置有自动截止阀I，精馏塔连接有液空过冷器，主冷凝蒸发器中冷凝的液氮通过液空过冷器后设置有向下液氮产出通道。本技术具有液氧倒灌、液氮提纯效果较佳、提高液氮产量和提取率及能源循环利用的特点。

技术研发人员：陈辉,陶宏伟,林定标,谢富龙,王培正,叶伟强,周金献
受保护的技术使用者：浙江海畅气体股份有限公司
技术研发日：20221221
技术公布日：2024/1/13