流后引入低压塔102的塔顶作为回流液；
[0067]上述低压富氧液化空气从中压冷凝蒸发器107中引至低压塔102，在低压塔102中进一步低温精馏，分离为低压液氧和污氮气，该污氮气依次经过冷器110和主换热器111后流入电加热器205作为再生气用，上述低压液氧流至主冷凝蒸发器103，液氧泵组109将主冷凝蒸发器103中抽出的低压液氧增压至预定压强，该预定压强的液氧经主换热器111后生成压力氧气。
[0068]其中，在主换热器111中温度较高的低压空气、中压空气、高压空气与温度较低的污氮气、预定压强的液氧进行换热；在过冷器110中高压液氮、高压空气与污氮气进行换热，可以进行冷量回收。
[0069]与相关技术相比，本发明实施例提供的制备压力氧气的空气分离装置，通过增加中压塔对高压富氧液化空气进行进一步低温精馏，提高了中压富氧液化空气节流后进入低压塔的低压富氧液化空气的氧浓度，改善了低压塔的精馏条件，从而提高了低压塔的精馏效率并提高了装置的提取率；同时因不断从主冷凝蒸发器抽取液氧，防止了碳氢化合物的积聚，保证了装置的安全可靠。采用分段及循环增压的方式，生成不同压力的压力空气并有效分配物流，以满足三塔的精馏条件及换热需求，降低了装置的总能量消耗，达到节约能量的效果。
[0070]通过上述分析可知，本发明实施例中提供的装置通过采用三塔式内压缩工艺，能够实现直送全氧助燃的功能，通过增加中压塔，提高了精馏效率，进而提高了装置提取率，以及达到节能的效果；并且采用分段及循环增压的方式，生成不同压力的压力空气并有效分配物流，降低了装置的总能量消耗，达到进一步节约能量的效果。
[0071]本发明实施例还提供了一种制备压力氧气的空气分离方法，如图4所述，该方法主要包括:原料空气的增压、预冷及纯化、膨胀机制冷、空气的三塔精馏、液氧的增压及复热等过程，具体步骤包括:
[0072]步骤S401:将原料空气经过滤、增压、预冷、纯化、换热、节流和第一次低温精馏为高压氮气和高压富氧液化空气，
[0073]步骤S402:将所述高压富氧液化空气节流并第二次低温精馏为中压富氧液化空气，
[0074]步骤S403:将所述中压富氧液化空气经节流，引入中压冷凝蒸发器107，生成低压富氧液化空气，
[0075]步骤S404:将所述低压富氧液化空气经第三次低温精馏为低压液氧和污氮气。
[0076]步骤S405:对所述低压液氧进行增压，经换热生成预定压强的压力氧气。
[0077]具体的，上述方法包括低压空气的循环增压过程，即将经压缩、预冷、纯化的部分原料空气继续增压到中压和高压；
[0078]原料空气三塔精馏而分离为产品压力氧气的过程，该过程包括:
[0079]首先，将部分冷却后的高压空气节流和中压空气低温精馏而分离为高压氮气和高压富氧液化空气，其中，高压氮气上升至与高压塔104塔顶相连的主冷凝蒸发器103中，高压富氧液化空气下沉至高压塔104塔底，上升至主冷凝蒸发器103中高压氮气被低压液氧液化为高压液氮，引出部分液氮经过冷、节流引入低压塔102作为回流液，其余高压液氮引入高压塔104作为回流液；
[0080]其次，将高压塔104塔底的高压富氧液化空气节流后引入中压塔106，分离为中压氮气和中压富氧液化空气，其中，中压氮气上升至与中压塔106塔顶相连的中压冷凝蒸发器107中，中压富氧液化空气下沉至中压塔106塔底，上升至中压冷凝蒸发器107中的中压氮气被节流后的低压富氧液化空气液化，引出部分中压液氮经过冷、节流后引入低压塔102作为回流液，其余中压液氮引入中压塔106作为回流液；
[0081]最后，将上述高压液氮、中压液氮经过冷并节流后和低压富氧液化空气引入低压塔102，采用低温精馏的方式，分离为低压液氧和污氮气。部分低压液氧被高压氮气蒸发气化，部分引出至液氧泵组109增压。
[0082]上述低压液氧经液体泵组增压后经过主换热器111换热后得到压力氧气。
[0083]本发明实施例提供的方法中对上述高压富氧液化空气节流后进行进一步低温精馏，提高了低压塔102分离的低压液化空气的氧浓度，改善了低压塔的精馏条件，从而提高了低压塔102的精馏效率，进而提高装置的提取率，同时液氧泵不断抽取低压液氧，防止了碳氢化合物的积聚，保证了装置的安全可靠。采用分段及循环增压的方式，生成不同压力的压力空气并有效分配物流，以满足三塔的精馏条件及换热需求，降低了装置的总能量消耗，达到节约能量的效果。
[0084]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，制备压力氧气的空气分离的方法是依托于上述空气分离的装置实现的，为描述的方便和简洁，上述描述的方法的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0085]最后应说明的是:以上所述实施例，仅为本发明的【具体实施方式】，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种制备压力氧气的空气分离装置，其特征在于，包括:空气压缩单元、低压塔、主冷凝蒸发器、高压塔、第一节流阀、中压塔、中压冷凝蒸发器、第二节流阀和液氧泵组； 所述空气压缩单元，用于对原料空气进行增压； 所述高压塔，用于采用低温精馏的方式，将经所述空气压缩单元增压的原料空气分离为高压氮气和高压富氧液化空气； 所述主冷凝蒸发器，用于进行所述高压氮气和低压液氧间接换热，以使所述高压氮气液化为高压液氮，并将低压液氧汽化为氧气； 所述第一节流阀，用于将所述高压富氧液化空气节流； 所述中压塔，用于采用低温精馏的方式，将所述节流的高压富氧液化空气分离为中压氮气和中压富氧液化空气； 所述中压冷凝蒸发器，用于将所述中压氮气冷凝液化为中压液氮； 所述第二节流阀，用于将所述中压富氧液化空气节流，以生成低压富氧液化空气； 所述低压塔，用于采用低温精馏的方式，将所述低压富氧液化空气分离为低压液氧和污氮气； 所述液氧泵组，用于对所述低压液氧进行增压，经换热生成预定压强的压力氧气。2.根据权利要求1所述的一种制备压力氧气的空气分离装置，其特征在于，所述空气压缩单元包括:第一空气增压机和第二空气增压机， 所述第一空气增压机，用于将所述原料空气增压以生成低压空气和中压空气； 所述第二空气增压机，用于将所述中压空气的一部分增压以生成高压空气。3.根据权利要求2所述的一种制备压力氧气的空气分离装置，其特征在于， 所述液氧泵组包括至少2个液氧泵，第一液氧泵包括可调压力液氧泵或固定压力液氧泵，第二液氧泵包括备用液氧泵，用于当所述第一液氧泵不能正常工作时，代替所述第一液氧泵工作。4.一种制备压力氧气的空气分离方法，其特征在于，包括: 将原料空气经过滤、增压、预冷、纯化、换热、节流和第一次低温精馏为高压氮气和高压富氧液化空气， 将所述高压富氧液化空气节流并第二次低温精馏为中压富氧液化空气， 将所述中压富氧液化空气经节流，引入中压冷凝蒸发器，生成低压富氧液化空气， 将所述低压富氧液化空气经第三次低温精馏为低压液氧和污氮气。 对所述低压液氧进行增压，经换热生成预定压强的压力氧气。
【专利摘要】本发明提供了一种制备压力氧气的空气分离装置及方法，该装置包括：空气压缩单元、低压塔、主冷凝蒸发器、高压塔、第一节流阀、中压塔、中压冷凝蒸发器、第二节流阀和液氧泵组。该中压塔将节流的高压富氧液化空分离为中压氮气和中压富氧液化空气；该低压塔将节流的中压富氧液化空气分离为低压液氧和污氮气。本发明实施例通过增加中压塔对上述高压富氧液化空气节流后进行进一步低温精馏，以生成中压富氧液化空气，提高了中压富氧液化空气节流后进入低压塔的低压富氧液化空气的氧浓度，改善了低压塔的精馏条件，进而提高了装置的提取率，同时液氧泵组不断抽取低压液氧，防止了碳氢化合物的积聚，保证了装置的安全可靠。
【IPC分类】F25J3/04
【公开号】CN104913596
【申请号】CN201510338943
【发明人】杨正军, 何森林
【申请人】西亚特工业气体科技（杭州）有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月17日