利用再生气换热器预冷的空分系统的制作方法

本技术涉及空分设备，具体涉及利用再生气换热器预冷的空分系统。

背景技术：

1、现在的深冷法空分技术，从空气压缩机出来的常温压缩空气需要经过预冷机，降温到4~8℃左右，使温度低于露点温度，以除去压缩空气里面的大部分水分。经预冷后的空气经过分子筛纯化器除去剩下的微量水分和其他影响空分精馏的杂质。在纯化器中的分子筛吸附饱和后，需要利用空分精馏之后的再生气对纯化器分子筛再生。再生气是空分精馏塔精馏过程中产生的废气，这些废气会用于纯化器再生，因此称为再生气。纯化器再生主要是利用电加热后的再生气对分子筛高温解析，然后用再生气进行冷吹，使之恢复吸附能力后继续投入生产。再生气是经冷箱的膨胀机制冷后再经主换热器换热后排出，再生气所带冷量一部分用于纯化器冷吹，还有一部分冷量未经利用即加热后用于纯化器的高温解析，造成冷量浪费，而压缩空气预冷机制冷需要电能和循环水，而且需要日常的维护保养。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是，提出一种利用再生气换热器预冷的空分系统，用再生气换热器取代原有空分系统中的预冷机，简化系统装置，实现再生气和压缩空气换热，充分利用了再生气的冷量，节约生产成本。

2、本实用新型所述的利用再生气换热器预冷的空分系统，包括空压机、气体纯化装置和冷箱，冷箱上设有再生气出口，冷箱内设有膨胀机，膨胀机连接再生气出口，还包括再生气换热器，再生气换热器设有冷媒入口、冷媒出口、热媒入口和热媒出口，冷媒入口连通再生气出口，冷媒出口通过高温管道连通气体纯化装置的气体出口，高温管道上设有电加热器；热媒入口连通空压机，热媒出口连通气体纯化装置的气体进口；还包括液氮储罐，液氮储罐连接液氮汽化器，液氮汽化器中部设有低温管道，液氮汽化器尾部设有常温管道，低温管道和常温管道相连通且其连通管道与冷媒入口连接。

3、气体纯化装置包括至少两台并联的纯化器，以便交替进行纯化和再生工序。

4、冷媒出口连接消音放空装置。

5、再生气换热器热媒入口和热媒出口的连通管道上设有自动疏水阀，以定时排放压缩空气降温而析出的水分。自动疏水阀连接手动排水阀，以检查排水效果。

6、冷媒出口通过冷吹管道连接高温管道，连接处位于电加热器与气体纯化装置的气体出口之间，用于再生阶段对气体纯化装置进行冷吹。纯化器在再生阶段，加热和冷吹需要的再生气温度不同，所以，再生气出冷箱之后，进入再生气换热器与压缩空气进行换热，然后分为二路，一路再生气通过电加热器对纯化器进行高温再生，另一路通过高温管道连接气体纯化装置，主要用于在纯化器再生完成之后，用再生气对纯化器进行冷吹，并且通过二路管道再生气量的分配，实现纯化器再生阶段的加热和冷吹温度的调节，再生气的冷量得以充分利用，同时减少了加热再生气的能耗。

7、管道上可根据控制需要设置阀门，通过阀门开闭来方便地控制相应管道内物料的通断以及调节物料的流量。

8、再生气的冷量，一方面使压缩空气温度下降，另一方面冷吹纯化器到工作温度，因为压缩空气从常温降低到4~8℃所需的冷量并不大，而冷箱的膨胀机制冷量是有很大富余的，在空分设计时，将从冷箱出来的再生气的温度降低即可实现以上功能。

9、经空压机压缩的压缩空气经过与再生气换热，温度降低而除去大部分水分，下一步进入纯化器，进一步除去杂质，净化合格的压缩空气进入冷箱参与空分精馏过程。

10、在空分开机阶段，没有低温再生气，用液氮气化后的低温氮气来替代低温再生气。液氮汽化器用于使液氮变为氮气，通过空气加热液氮到常温。为了调节氮气温度，从液氮汽化器中部引入出一条温度较低，没有完全到室温的低温管道和另一条液氮汽化器尾部的常温管道，使低温氮气和常温氮气混合，通过阀门调节两条管道内的气量来调节氮气的温度，温度合格的氮气进入再生气换热器与压缩空气进行换热。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：以再生气换热器取代原有空分系统中的预冷机，减少了能耗，简化了系统装置，使再生气和压缩空气换热，充分利用了再生气的冷量，同时使液氮气化后的冷量得到回收利用，节约生产成本。

技术特征：

1.一种利用再生气换热器预冷的空分系统，包括空压机、气体纯化装置和冷箱（1），冷箱（1）上设有再生气出口（2），冷箱（1）内设有膨胀机，膨胀机连接再生气出口（2），其特征在于，还包括再生气换热器（3），再生气换热器（3）设有冷媒入口（4）、冷媒出口（5）、热媒入口（6）和热媒出口（7），冷媒入口（4）连通再生气出口（2），冷媒出口（5）通过高温管道（14）连通气体纯化装置的气体出口，高温管道（14）上设有电加热器（8）；热媒入口（6）连通空压机，热媒出口（7）连通气体纯化装置的气体进口；还包括液氮储罐（9），液氮储罐（9）连接液氮汽化器（10），液氮汽化器（10）中部设有低温管道（11），液氮汽化器（10）尾部设有常温管道（12），低温管道（11）和常温管道（12）相连通且其连通管道与冷媒入口（4）连接。

2.根据权利要求1所述的利用再生气换热器预冷的空分系统，其特征在于，气体纯化装置包括至少两台并联的纯化器（13）。

3.根据权利要求1所述的利用再生气换热器预冷的空分系统，其特征在于，冷媒出口（5）连接消音放空装置（15）。

4.根据权利要求1所述的利用再生气换热器预冷的空分系统，其特征在于，再生气换热器（3）热媒入口（6）和热媒出口（7）的连通管道上设有自动疏水阀（16）。

5.根据权利要求4所述的利用再生气换热器预冷的空分系统，其特征在于，自动疏水阀（16）连接手动排水阀（17）。

6.根据权利要求1所述的利用再生气换热器预冷的空分系统，其特征在于，冷媒出口（5）通过冷吹管道（18）连接高温管道（14），连接处位于电加热器（8）与气体纯化装置的气体出口之间。

技术总结
本技术涉及空分设备技术领域，具体涉及利用再生气换热器预冷的空分系统，包括空压机、气体纯化装置和冷箱，冷箱上设有再生气出口，冷箱内设有膨胀机，膨胀机连接再生气出口，还包括再生气换热器，再生气换热器设有冷媒入口、冷媒出口、热媒入口和热媒出口，冷媒入口连通再生气出口，冷媒出口通过高温管道连通气体纯化装置的气体出口，高温管道上设有电加热器；热媒入口连通空压机，热媒出口连通气体纯化装置的气体进口。本技术简化系统装置，实现再生气和压缩空气换热，充分利用了再生气的冷量，节约生产成本。

技术研发人员：颜辉,魏凯,李可明
受保护的技术使用者：青岛融合新材料科技有限公司
技术研发日：20221223
技术公布日：2024/1/11