CN102080921A - 一种高压氮和低压氧的生产方法及装置 - Google Patents

一种高压氮和低压氧的生产方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102080921A
CN102080921A CN2010106077653A CN201010607765A CN102080921A CN 102080921 A CN102080921 A CN 102080921A CN 2010106077653 A CN2010106077653 A CN 2010106077653A CN 201010607765 A CN201010607765 A CN 201010607765A CN 102080921 A CN102080921 A CN 102080921A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrogen
tower
oxygen
pressure
condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010106077653A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102080921B (zh
Inventor
周大荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI QIYUAN AIR SEPARATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Shanghai Qiyuan Science & Technology Development Co Ltd
Original Assignee
SHANGHAI QIYUAN AIR SEPARATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Shanghai Qiyuan Science & Technology Development Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI QIYUAN AIR SEPARATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd, Shanghai Qiyuan Science & Technology Development Co Ltd filed Critical SHANGHAI QIYUAN AIR SEPARATION TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority to CN2010106077653A priority Critical patent/CN102080921B/zh
Publication of CN102080921A publication Critical patent/CN102080921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102080921B publication Critical patent/CN102080921B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04436—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04454—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system a main column system not otherwise provided, e.g. serially coupling of columns or more than three pressure levels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04248—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion
    • F25J3/04284—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams
    • F25J3/0429—Generation of cold for compensating heat leaks or liquid production, e.g. by Joule-Thompson expansion using internal refrigeration by open-loop gas work expansion, e.g. of intermediate or oxygen enriched (waste-)streams of feed air, e.g. used as waste or product air or expanded into an auxiliary column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04436—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system
    • F25J3/04442—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air using at least a triple pressure main column system in a double column flowsheet with a high pressure pre-rectifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种高压氮和低压氧的生产方法及装置，本发明采用三塔精馏同时制备高压氮和低压氧，所述三座精馏塔包括高压塔、氮塔及氧塔。从所述氮塔中制得高压氮气、氧塔中制得低压氧气。本发明一种高压氮和低压氧的生产方法及装置可实现压力氮气和纯氧的同时回收，其中压力氮气(其氧含量＜3ppm)的提取率达75～80％，氮气压力达0.4～0.5MPa；纯氧(≥99.6％O2)的提取率可达40～70％，压力达0.02～0.05MPa，而且氧气、氮气综合电耗仅为0.18～0.2KWh/NM3(N2+O2)，节能效果更显著。

Description

一种高压氮和低压氧的生产方法及装置 
技术领域
本发明涉及一种气体的生产工艺，尤其是涉及一种生产高压氮和低压氧气的方法及其装置。 
背景技术
随着浮法玻璃、化工等行业的快速发展，对高压氮气、低压氧需求量急剧增大，而且通常浮法玻璃行业在使用的高纯氮气具有较高的要求，一般氮气压力达到0.2～0.5MPa，纯度达99.999％(O2浓度≤3ppm)。 
传统空分流程中，采用氮气和氧气的单独制备工艺。氮气的制备工艺有：单塔正流制氮流程，其制备的氮气压力可达0.2～0.3MPa，氮气提取率55～65％；单塔返流制氮流程，其制备的氮气压力达0.4MPa～1MPa，氮气提取率达到43～58％；双塔返流制氮流程，制得的氮气压力达0.2～0.3MPa，氮气提取率达60～71％，如中国专利CN2000201071.2提供了一种空气分离制取压力氮气的装置及方法，其采用“双塔正流”制氮流程，可制得的氮气压力达0.15～0.4MPa，氮气提取率可达78～86％。 
传统制取纯度99.6％以上氧气的空分流程一般采用全低压增压空气膨胀流程，氮气纯度＜3ppm，氧气纯度达到99.6％以上，制氧能耗为0.45-0.6KWh/NM3，制备过程中，产生的副产品氮气压力＜0.05MPa，低压氮气不能直接输送，需增加氮气压缩机，而且氮气纯度不能满足浮法玻璃的需求。 
在空气中，氮气的含量达78％，氧气含量达21％，无论氮气制备工艺还是氧气的制备工艺都会产生大量的低纯度的副产物。传统的高压氮与低纯氧的制备工艺都会造成大量能源浪费。为了达到节能减排的要求，从空分过程中直接生产高提取率、带压力的高纯氮、低纯氧是非常具有价值的。 
专利US006079223A公开了一种低温空气分离系统，将空气分离成为富氮蒸汽和富氧液体，在包含精馏段和汽提段的回流冷凝器中精馏得到中纯度氮产品，汽提得到中等纯度氧产品，采用该方法生产的氮和氧产品纯度低。专利 US006230519B1公开了一种生产气态氮和气态氧的低温空气分离方法，将空气低温精馏并在低压塔内分离成富氧流体和副氮流体，然后根据密度不同分别从低压塔上下部回收氮气和氧气，该方法制冷降温过程复杂。专利CN1038514A公开了一种生产高压氧和高压氮的空气分离流程，将空气压缩、吸附除杂后通过双级精馏塔进行精馏，由于氮气和氧气均在同一塔内进行精馏，生产效率低。 
发明内容
本发明提供了一种生产高压氮和低压氧气的方法，其目的在于克服上述高压氮和低压氧的制备工艺不足，采用三塔制氮制氧，氮和氧在不同塔中进行精馏，同时将氮和氧从空气中分离出来，节省了设备投资、降低了能耗、提高了产品附加值，实现了循环经济效应。 
本发明一种生产高压氮和低压氧气的方法通过以下技术方案实现其目的： 
一种高压氮和低压氧的生产方法，其中，本发明采用三塔精馏的方法同时制取高压氮气和低压氧气，采用的装置包括高压塔、氮塔和氧塔，还包括主换热器、过冷器、冷却器和三座精馏塔；所述高压塔、氧塔均接有冷凝蒸发器，所述氮塔接有再沸器； 
所述生产方法包括以下步骤： 
步骤一：将常温空气通过主换热器，获得低温饱和或过热的空气，并将获得的一部分低温饱和或过热的空气通入所述高压塔内精馏；将提取的氮气经所述高压塔的冷凝蒸发器冷凝成液氮，并提取部分液氮，经过冷器降温后通入所述氮塔中精馏；将精馏获得的富氧液通过所述过冷器冷凝后再通过所述高压塔的冷凝蒸发器，并汽化成富氧气体，通入所述氮塔中精馏； 
步骤二：将另一部分通过主换热器冷却后获得的低温饱和或过热的空气通入所述氮塔的再沸器冷凝成富氧液后，通入所述高压塔的冷凝蒸发器并汽化成富氧气体后通入所述氮塔内精馏； 
步骤三：在所述氮塔的塔顶提取精馏后得到的带压力的高纯度氮气；并在所述氮塔的塔釜底开设富氧液提取口，提取富氧液，并通入所述氧塔内精馏； 
步骤四：在所述氧塔中提取高纯度氧气。 
上述的生产方法，其中，将一股常温空气经过增压透平膨胀机增压、冷却器 和主换热器后，在膨胀机中膨胀降温、降压成膨胀空气，并通入所述氮塔中，与所述步骤一中获得的液氮、步骤一与步骤二中分别获得的富氧气体一同精馏。这种设计可以有效平衡整个生产体系的能源供应，从而减小外部能源消耗量。 
上述的生产方法，其中，所述步骤一中，所述膨胀空气从所述氮塔的塔釜上方至少一块精馏塔板的上方进入精馏塔。 
上述的生产方法，其中，在所述步骤一中，将大部分经所述高压塔的冷凝蒸发器冷凝，所述高压塔精馏提取的氮气，而产成的液氮返回所述高压塔中进行回流。 
上述的生产方法，其中，步骤三中，将部分在所述氮塔中精馏后得到的压力氮气通入所述氧塔的冷凝蒸发器中冷凝成液氮，并返回所述氮塔中进行液氮回流。 
上述的生产方法，其中，将步骤三中的所述氮塔中的富氧液通入所述氧塔中部，并向所述氧塔顶部通入部分由所述氧塔的冷凝蒸发器产生的液氮作为回流液，从而提高氧气产量。 
上述的生产方法，其中，步骤四中，在所述氧塔的塔釜处提取高纯度带压力的液氧；并在塔顶处提取副产物富氧气，作为再生气体。 
上述的生产方法，其中，将步骤三中的所述氮塔中的富氧液通入所述氧塔中部，并向所述氧塔顶部通入部分在步骤一中，所述高压塔中产生的富氧液、或通入部分在步骤二中，由所述氮塔的再沸器冷凝而成富氧液、或通入部分在所述步骤一中，由所述高压塔的冷凝蒸发器所产生的液氮作为回流液，从而提高氧气产量。 
一种用于高压氮和低压氧的生产方法的装置，其中，包括高压塔、氮塔和氧塔，所述高压塔和氧塔装有冷凝蒸发器，所述氮塔装有再沸器；还包括过冷器、冷却器、和主热交换器；所述装置的其连接关系为： 
空气原料管道通过主换热器与所述高压塔连接，向所述高压塔内通入空气原料；所述高压塔设氮气输出口，并通过所述高压塔的冷凝蒸发器连接所述氮塔，将高压塔内的液氮送入所述氮塔内精馏； 
同时所述主换热与所述氮塔的再沸器连接，并通过过冷器与连接所述高压塔的冷凝蒸发器，将液化后的空气通入所述高压塔的冷凝蒸发器； 
所述高压塔的塔釜处设富氧液输出口，并连接所述述高压塔的冷凝蒸发器，将高压塔内的富氧液通入所述冷凝蒸发器中； 
所述高压塔的冷凝蒸发器与所述氮塔连接，所述冷凝蒸发器将其中的液体气化后通入所述氮塔中，精馏； 
所述氮塔设有高压氮气提取口，提取产品高压氮气；并开设富氧液空抽取口，将精馏获得的富氧液空通入所述氧塔中，制备低压氧气。 
上述的高压氮和低压氧的生产方法的装置，其中，所述高压塔还开设回流液进口，所述回流液进口与所述高压塔的冷凝蒸发器连接，将所述冷凝蒸发器产生的液氮返回所述高压塔中回流； 
所述氮塔也设有回流液进口，所述氮塔的高压氮气提取口与所述氧塔的冷凝蒸发器连接，且通过所述氧塔的冷凝蒸发器与所述回流液进口连接，将所述冷凝蒸发器中产生的液氮的返回所述氮塔中作为回流液。 
所述氧塔也设有回流液进口；所述回流液进口与所述高压塔的富氧液输出口、或所述高压塔的冷凝蒸发器、或所述氮塔再沸器连接、或所述氧塔的冷凝蒸发器连接，补充液体作为回流液。 
所述装置还包括第二条空气原料管道和增压透平膨胀机，所述空气原料管通过依次连接所述增压透平膨胀机的增压端、所述冷却器、主换热器、增压透平膨胀机的膨胀机和所述氮塔，该管道将原料空气在经膨胀降温、降压后形成的膨胀空气通入氮塔精馏。 
上述的生产装置中，其中，所述的高压塔内设置50～90块塔板，且所述高压塔的操作压力控制于0.75MPa～0.9MPa；所述的氮塔内设置45～100块塔板，控制所述氮塔的操作压力于0.42MPa～0.55MPa；所述的氧塔内设置20～80块塔板，操作压力控制于0.03～0.06MPa。 
采用本发明一种高压氮和低压氧的生产方法的优点在于： 
1.本发明一种高压氮和低压氧的生产方法采用三塔制氮、制氧流程，同时生产压力氮、纯氧，节省了设备投资、降低能耗，实现循环经济效应，提高产品附加值，而且在制取压力氮的氮塔釜抽取富氧液作为原料，制取纯氧的同时，保证了氮气的高提取率。 
2.本发明一种高压氮和低压氧的生产方法可实现压力氮气和纯氧的同时回 收，压力氮气(其氧含量＜3ppm)的提取率达75～80％，氮气压力达0.4～0.5MPa；纯氧(≥99.6％O2)的提取率可达40～70％，压力达0.02～0.05MPa，而且氧气、氮气综合电耗仅为0.18～0.2KWh/NM3(N2+O2)，节能效果更显著。 
附图说明
图1为本发明实施方式1的流程图； 
图2为本发明实施方式2的流程图； 
图3为本发明实施方式3的流程图； 
图4为本发明实施方式4的流程图； 
图5为本发明实施方式5的流程图； 
其中，1为高压塔、2为氮塔、3为氧塔、11为高压塔的冷凝蒸发器、21为氮塔的再沸器、31为氧塔的冷凝蒸发器、4为主换热器、5为过冷器、6为冷却器、71为透平膨胀机增压端、72为透平膨胀机、101为纯化后的空气、102为进入主换热器的空气、103为出主换热器进入高压塔的富氧液、104为出主换热器进入氮塔再沸器的富氧液、105为出氮塔再沸器的液化空气、106为出氮塔再沸器进入高压塔的冷凝蒸发器的液化空气、107为出氮塔再沸器进入氧塔的液化空气、201为进入膨胀机增压端的空气、202为增压后的空气、203为进入膨胀机前的空气、204为膨胀后的空气、300为出高压塔的氮气、301出高压塔的冷凝蒸发器进入过冷器的液氮、302和302b都为液氮产品、303出过冷器的液氮、304为出过冷器进氮塔的液氮、305为出过冷器进氧塔的液氮、400为出氮塔的高压氮气、401为出氮塔的高压氮气产品、402为出过冷器的高压氮气产品、403为出冷箱的高压氮气产品、404为进入氧塔的冷凝蒸发器的高压氮气、405为出氧塔的冷凝蒸发器的液氮、406为出所述氧塔的冷凝器进入所述高压塔的冷凝蒸发器前的液氮、407为出所述氧塔的冷凝器进入所述氧塔前的液氮、501为出高压塔进过冷器的富氧液、502为出过冷器的进入高压塔的冷凝蒸发器的富氧液、503为出高压塔的冷凝蒸发器富氧气体、504为出过冷器的进入氧塔的富氧液、800为出氧塔的液氧、801为出氧塔的氧气、802为出过冷器的氧气、803为出主换热器的氧气产品、901为出氮塔塔釜的富氧液、902为出过冷器的富氧液、903为出过冷器进氧塔前的富氧液、904为出氧塔的富氧气、 905为出过冷器的富氧气、906为出主换热器的富氧气。 
具体实施方式
实施例1： 
如图1所示：本发明采用三塔精馏的方法同时生产高压氮气和低压氧气，所述三座精馏塔为高压塔1、氮塔2和氧塔3，所述高压塔1、氧塔3均接有冷凝蒸发器，高压塔1的冷凝蒸发器11设在所述高压塔1外，而所述氧塔3的冷凝蒸发器31安装在所述氧塔3的塔釜内，所述氮塔2的塔釜内装有再沸器21，本发明的生产装置还包括主换热器4、过冷器5、冷却器6。其生产高压氮气与低压氧气的装置结构及生产步骤流程为： 
将所述主换热器4的第一原料空气进口与第一原料空气管道连接，其第一原料空气出口分别与所述高压塔1的空气进口、所述氮塔2的再沸器21的空气进口连接。 
当压缩空气在空气预冷系统中冷却，进入分子筛纯化系统去除二氧化碳和水分之后，纯化后的常温空气101(4680NM3/h，0.85MPa)分二股：其中一股常温空气102(2880NM3/h，0.85MPa)经第一原料空气管道通入主换热器4，并冷却液化成富氧液后再次分二股，一股103(2135NM3/h，0.83MPa)进入高压塔1，精馏。另一股富氧液104(745NM3/h，0.83MPa)进入氮塔2的再沸器21冷凝成富氧液105。 
在所述高压塔1设氮气输出口，所述高压塔1的冷凝蒸发器11设有氮气进口、液氮出口、富氧液进口和富氧气体出口。所述氮气输出口与所述高压塔1的冷凝蒸发器1的氮气进口连接，所述冷凝蒸发器11的液氮出口与所述过冷器5连接，且通过所述过冷器5与所述氮塔2的液氮进口连接； 
当所述富氧液103经高压塔1分离成氮气和富氧液空。提取氮气300进入高压塔冷凝蒸发器11冷凝成液氮，提取所述高压塔1的冷凝蒸发器11产生的部分液氮301(800NM3/h)经过冷器5过冷至温度达到-170℃左右，经节流阀调节至氮塔2的压力(大约0.45MPa)后，进入氮塔2精馏。 
其中，值得注意的是，所述高压塔1还设有回流液进口，所述回流液进口与所述高压塔1的冷凝蒸发器的液氮出口连接，这样所述高压塔1的冷凝器11冷 凝获得的大部分液氮回流至高压塔1顶部，作为回流液。 
将所述氮塔2的再沸器21的富氧液出口与所述高压塔1的冷凝蒸发器11的富氧液进口相接，使得所述富氧液105后经节流阀减压至0.45MPa富氧液左右的成富氧液空106，进入高压塔1的冷凝蒸发器11。所述高压塔1还设有富氧液输出口，所述富氧液输出口与所述过冷器5连接，且通过所述过冷器5与所述高压塔1的冷凝蒸发器的富氧液进口连接，这样由所述高压塔釜1精馏产生的富氧液501(1333NM3/h)经过冷器5过冷后经节流阀调节至所述高压塔1的冷凝蒸发器11的压力(约0.45MPa)，并进入高压塔1的冷凝蒸发器11中。所述高压塔1的冷凝蒸发器的富氧气体出口与所述氮塔2的富氧气体进口连接，上述富氧液空105与富氧液501一同蒸发成气态富氧气体503，并进入氮塔2的塔釜，精馏。 
进入氮塔2中的膨胀空气204、富氧气503及液氮303在氮塔2中分离成氮气400及富氧液901(1861NM3/h)；其中氮气400分二股：一股带压力的氮气401从所述氮塔2的塔顶的高压氮气提取口中抽出，并经过冷器5、主换热器4及冷却器6复热出冷箱作后，作为为氮气产品403。 
在所述氮塔2的塔釜底部设有富氧液抽取口，所述富氧液抽取口与所述过冷器5连接，且通过所述过冷器5与所述氧塔3的富氧液进口连接，将抽取的富氧液空901，经过冷器5过冷冷却，成富氧液902，经节流阀节流，成富氧液903由所述氧塔3的顶部进入所述氧塔3精馏。 
所述氮塔2还设有回流液进口，所述回流液进口与所述氧塔3的冷凝蒸发器连接，且通过所述氧塔3的冷凝蒸发器与所述氮塔2的高压氮气提取口连接，所述氧塔3的冷凝蒸发器31设有氮气进口和液氮出口，其具体连接方式为，所述氮塔2的高压氮气提取口与所述氧塔3的冷凝蒸发器的氮气进口连接，所述氧塔3的冷凝蒸发器的液氮出口与所述氮塔2的回流液进口连接。这样所述氮塔2中精馏而得的氮气400的另一股氮气404进入氧塔3底部的冷凝蒸发器31冷凝成液氮405与高压塔输入的液氮34汇合至氮塔2顶部作为氮塔2的回流液。 
所述氧塔3设有低压氧提取口和富氧再生气体抽取口；所述低压氧提取口设有所述氧塔的上段，而所述富氧再生气体抽取口设有所述氧塔3的顶端。所述富氧液903在氧塔3中精馏，富氧液分离成氧气801(505NM3/h，其含氧纯度约 为99.6％)及富氧气体904，氧气801从氧塔3的低压氧提取口抽出经过冷器5、主换热器4复热后出冷箱作为产品输出803。而所述富氧气体904从氧塔3顶端的富氧再生气体抽取口抽出，经过冷器5、主换热器4复热后出冷箱作为纯化器的再生气体906(1350NM3/h，0.011MPa)。 
所述设备还包括增压透平膨胀机8，所述增压透平膨胀机8的增压端进口与第二原料空气管道连接，其出口与所述冷却器5连接，且通过所述冷却器5与所述主换热器4的第二原料空气进口连接，其第二出口所述增压透平膨胀机8的膨胀机空气进口连接，所述膨胀机的气体出口与所述氮塔2的膨胀气体进口连接。且所述氮塔2的膨胀气体进口位于所述氮塔2的塔釜上方至少一块塔板的上方。这样在整个生产流程中，另一股经纯化后的常温空气201(1800NM3/h，0.85MPa)经增压透平膨胀机增压端71增压后202(0.93MPa)进入冷却器6冷却再进入主换热器4冷却，从主换热器4中部抽出(温度降至-150℃左右)进入透平膨胀机72膨胀至接近氮塔压力204(0.45MPa，温度为-168℃左右)进入氮塔2精馏。 
实施例2： 
一种高压氮和低压氧的生产方法，在实施例1的制备高压氮气和低压氧气流程的基础上，将氮塔产生的富氧液空903通入所述氧塔3中部。并将所述经过冷器5的高压塔液氮303分成两部分，液氮304和液氮305，所述液氮305经节流阀节流，其压力调节至氧塔3的压力后，送入所述氧塔3顶部作为回流液。其采用的装置结构如图2所示，所述氧塔3上段开设回流液进口，且将所述回流液进口与所述氧塔3的冷凝蒸发器液氮出口连接，将液氮305由所述氧塔3顶部的流液进口通入所述氧塔3内，这样可以加大所述氧塔3中的回流液，通过适当降低氮气的提取率来提高氧气产量。 
实施例3： 
一种高压氮和低压氧的生产方法，在实施例1的制备高压氮气和低压氧气流程的基础上，将氮塔产生的富氧液空903通入所述氧塔33中部。且将所述富氧液501离开所述高压塔1，且进入所述过冷器5后得到的富氧液分成两股富氧液502和504，所述富氧液502进入所述高压塔1的冷凝蒸发器11，另一股富氧液 504经节流阀调节至氧塔3的压力后，送入所述氧塔3内为回流液。其采用的装置结构如图3所示，在所述氧塔3还设有回流液进口，所述回流液进口，且将所述回流液进口与所述高压塔1的富氧液输出口连接。用于将所述富氧液504送入所述氧塔内，这样可以加大所述氧塔3内的回流液，从而适当降低氮气的提取率来提高氧气产量。 
实施例4 
一种高压氮和低压氧的生产方法，在实施例1的制备高压氮气和低压氧气流程的基础上，将氮塔产生的富氧液空903通入所述氧塔3中部。且将所述氮塔2的再沸器21的产生的富氧液空105分成两股富氧液空，富氧液空106和富氧液空107，所述富氧液空106进入高压塔1的冷凝蒸发器11，另一股富氧液空107经节流阀调节至所述氧塔3的压力后，通入所述氧塔3内，作为回流液。其采用的装置结构如图4所示，在氧塔3顶部设回流液进口，且所述回流液进口与所述氮塔2再沸器21的富氧液出口连接，用于向所述氧塔3内通入富氧液空107，从而加大了所述氧塔3内的回流液量，通过适当降低氮气的提取率，提高氧气产量。 
实施例5 
一种高压氮和低压氧的生产方法，在实施例1的制备高压氮气和低压氧气流程的基础上，将氮塔产生的富氧液空903通入所述氧塔3中部。且将所述氧塔3的冷凝蒸发器31产生的液氮405分成两股，液氮406和液氮407，所述液氮406进入高压塔1的冷凝蒸发器11，另一股液氮407经节流阀调节至所述氧塔3的压力后，通入所述氧塔3顶部作为回流液。其采用的装置如图5所示，在所述氧塔3开设有回流液进口，且所述回流液进口与所述氧塔3的冷凝蒸发器31的液氮出口连接，用于向所述氧塔内通入所述液氮407，这样加大了所述氧塔3内回流液的量，从而适当降低氮气的提取率来提高氧气产量。 
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行 的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。 

Claims (10)

1.一种高压氮和低压氧的生产方法，其特征在于，本发明采用三塔精馏的方法同时制取高压氮气和低压氧气，采用的装置包括高压塔、氮塔和氧塔，还包括主换热器、过冷器、冷却器和三座精馏塔；所述高压塔、氧塔均接有冷凝蒸发器，所述氮塔接有再沸器；
所述生产方法包括以下步骤：
步骤一：将常温空气通过主换热器，获得低温饱和或过热的空气，并将获得的一部分低温饱和或过热的空气通入所述高压塔内精馏；将提取的氮气经所述高压塔的冷凝蒸发器冷凝成液氮，并提取部分液氮，经过冷器降温后通入所述氮塔中精馏；将精馏获得的富氧液通过所述过冷器冷凝后再通过所述高压塔的冷凝蒸发器，并汽化成富氧气体，通入所述氮塔中精馏；
步骤二：将另一部分通过主换热器冷却后获得的低温饱和或过热的空气通入所述氮塔的再沸器冷凝成富氧液后，通入所述高压塔的冷凝蒸发器并汽化成富氧气体后通入所述氮塔内精馏；
步骤三：在所述氮塔的塔顶提取精馏后得到的带压力的高纯度氮气；并在所述氮塔的塔釜底开设富氧液提取口，提取富氧液，并通入所述氧塔内精馏；
步骤四：在所述氧塔中提取高纯度氧气。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，将一股常温空气经过增压透平膨胀机增压、冷却器和主换热器后，在膨胀机中膨胀降温、降压成膨胀空气，并通入所述氮塔中，与所述步骤一中获得的液氮、步骤一与步骤二中分别获得的富氧气体一同精馏。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述步骤一中，所述膨胀空气从所述氮塔的塔釜上方至少一块精馏塔板的上方进入精馏塔。
4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，在所述步骤一中，将大部分经所述高压塔的冷凝蒸发器冷凝，所述高压塔精馏提取的氮气，而产成的液氮返回所述高压塔中进行回流。
5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤三中，将部分在所述氮塔中精馏后得到的压力氮气通入所述氧塔的冷凝蒸发器中冷凝成液氮，并返回所述氮塔中进行液氮回流。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，将步骤三中的所述氮塔中的富氧液通入所述氧塔中部，并向所述氧塔顶部通入部分由所述氧塔的冷凝蒸发器产生的液氮作为回流液，从而提高氧气产量。
7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤四中，在所述氧塔的塔釜处提取高纯度带压力的液氧；并在塔顶处提取副产物富氧气，作为再生气体。
8.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，将步骤三中的所述氮塔中的富氧液通入所述氧塔中部，并向所述氧塔顶部通入部分在步骤一中，所述高压塔中产生的富氧液、或通入部分在步骤二中，由所述氮塔的再沸器冷凝而成富氧液、或通入部分在所述步骤一中，由所述高压塔的冷凝蒸发器所产生的液氮作为回流液，从而提高氧气产量。
9.一种用于高压氮和低压氧的生产方法的装置，其特征在于，包括高压塔、氮塔和氧塔，所述高压塔和氧塔装有冷凝蒸发器，所述氮塔装有再沸器；还包括过冷器、冷却器、和主热交换器；所述装置的其连接关系为：
空气原料管道通过主换热器与所述高压塔连接，向所述高压塔内通入空气原料；所述高压塔设氮气输出口，并通过所述高压塔的冷凝蒸发器连接所述氮塔，将高压塔内的液氮送入所述氮塔内精馏；
同时所述主换热与所述氮塔的再沸器连接，并通过过冷器与连接所述高压塔的冷凝蒸发器，将液化后的空气通入所述高压塔的冷凝蒸发器；
所述高压塔的塔釜处设富氧液输出口，并连接所述述高压塔的冷凝蒸发器，将高压塔内的富氧液通入所述冷凝蒸发器中；
所述高压塔的冷凝蒸发器与所述氮塔连接，所述冷凝蒸发器将其中的液体气化后通入所述氮塔中精馏；
所述氮塔设有高压氮气提取口，提取产品高压氮气；并开设富氧液空抽取口，将精馏获得的富氧液空通入所述氧塔中，制备低压氧气。
10.根据权利要求9所述的用于高压氮和低压氧的生产方法的装置，其特征在于，所述高压塔还开设回流液进口，所述回流液进口与所述高压塔的冷凝蒸发器连接，将所述冷凝蒸发器产生的液氮返回所述高压塔中回流；
所述氮塔也设有回流液进口，所述氮塔的高压氮气提取口与所述氧塔的冷凝蒸发器连接，且通过所述氧塔的冷凝蒸发器与所述回流液进口连接，将所述冷凝蒸发器中产生的液氮的返回所述氮塔中作为回流液；
所述氧塔也设有回流液进口；所述回流液进口与所述高压塔的富氧液输出口、或所述高压塔的冷凝蒸发器、或所述氮塔再沸器连接、或所述氧塔的冷凝蒸发器连接，补充液体作为回流液；
所述装置还包括第二条空气原料管道和增压透平膨胀机，所述空气原料管通过依次连接所述增压透平膨胀机的增压端、所述冷却器、主换热器、增压透平膨胀机的膨胀机和所述氮塔，该管道将原料空气在经膨胀降温、降压后形成的膨胀空气通入氮塔精馏。
CN2010106077653A 2010-12-23 2010-12-23 一种高压氮和低压氧的生产方法及装置 Expired - Fee Related CN102080921B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010106077653A CN102080921B (zh) 2010-12-23 2010-12-23 一种高压氮和低压氧的生产方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010106077653A CN102080921B (zh) 2010-12-23 2010-12-23 一种高压氮和低压氧的生产方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102080921A true CN102080921A (zh) 2011-06-01
CN102080921B CN102080921B (zh) 2013-09-04

Family

ID=44087018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010106077653A Expired - Fee Related CN102080921B (zh) 2010-12-23 2010-12-23 一种高压氮和低压氧的生产方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102080921B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102530892A (zh) * 2011-07-21 2012-07-04 上海启元空分技术发展股份有限公司 一种生产高纯氮和带压低纯氧的方法
CN102997615A (zh) * 2011-09-10 2013-03-27 鞍钢股份有限公司 一种节能制取氧气的方法
CN108759309A (zh) * 2018-06-23 2018-11-06 浙江智海化工设备工程有限公司 一种提高外压缩流程产液效率的装置及方法
CN113566494A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺
CN114812097A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种跨流程高契合度耦合低能耗高氮制取工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1126305A (zh) * 1994-10-04 1996-07-10 普拉塞尔技术有限公司 制备低纯氧气的副塔低温精馏系统
CN1167246A (zh) * 1996-03-01 1997-12-10 气体产品与化学公司 带有再沸器压缩机的双纯氧发生器
FR2787559A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-23 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
CN1106561C (zh) * 1997-03-19 2003-04-23 普莱克斯技术有限公司 生产高压氮和高压氧的低温精馏系统
CN101886870A (zh) * 2010-06-24 2010-11-17 上海启元科技发展有限公司 一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法和装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1126305A (zh) * 1994-10-04 1996-07-10 普拉塞尔技术有限公司 制备低纯氧气的副塔低温精馏系统
CN1167246A (zh) * 1996-03-01 1997-12-10 气体产品与化学公司 带有再沸器压缩机的双纯氧发生器
CN1106561C (zh) * 1997-03-19 2003-04-23 普莱克斯技术有限公司 生产高压氮和高压氧的低温精馏系统
FR2787559A1 (fr) * 1998-12-22 2000-06-23 Air Liquide Procede et installation de separation d'air par distillation cryogenique
CN101886870A (zh) * 2010-06-24 2010-11-17 上海启元科技发展有限公司 一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法和装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102530892A (zh) * 2011-07-21 2012-07-04 上海启元空分技术发展股份有限公司 一种生产高纯氮和带压低纯氧的方法
CN102997615A (zh) * 2011-09-10 2013-03-27 鞍钢股份有限公司 一种节能制取氧气的方法
CN102997615B (zh) * 2011-09-10 2014-12-31 鞍钢股份有限公司 一种节能制取氧气的方法
CN108759309A (zh) * 2018-06-23 2018-11-06 浙江智海化工设备工程有限公司 一种提高外压缩流程产液效率的装置及方法
CN113566494A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种水泥窑炉烟气循环用低能耗三塔氮氧制取工艺
CN114812097A (zh) * 2022-04-22 2022-07-29 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种跨流程高契合度耦合低能耗高氮制取工艺
CN114812097B (zh) * 2022-04-22 2023-02-03 杭州特盈能源技术发展有限公司 一种跨流程高契合度耦合低能耗高氮制取工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN102080921B (zh) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111141110B (zh) 一种低能耗中压氮气制取工艺
CN101886871B (zh) 一种空气分离制取压力氧气的方法及装置
CN104807286A (zh) 回收利用lng冷能的氮气液化系统
CN102080921B (zh) 一种高压氮和低压氧的生产方法及装置
CN204115392U (zh) 带补气压缩机的全液体空分设备
CN102003867A (zh) 一种生产高纯氮和低纯氧的方法
CN100581996C (zh) 空气分离制取压力氮气的装置及方法
CN101886870B (zh) 一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法和装置
CN109084528B (zh) 一种新增制氮塔的深冷空分系统
CN113883829A (zh) 一种低能耗制取高纯氮的方法及
CN114279169A (zh) 一种中压、低压氧气空分及氪氙浓缩一体化设备及浓缩工艺
CN202204239U (zh) 一种生产高纯氮和带压低纯氧的装置
CN215412752U (zh) 一种双塔低温精馏制取高纯氮气装置
CN102530892A (zh) 一种生产高纯氮和带压低纯氧的方法
CN216716763U (zh) 一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置
CN202599013U (zh) 一种返流膨胀制冷生产带压低纯氧和高纯氮的装置
US6434973B2 (en) Process and unit for the production of a fluid enriched in oxygen by cryogenic distillation
CN206724574U (zh) 一种低能耗的同时生产富氧气体和高纯氮气的装置
CN109883139B (zh) 一种基于富氧空分的高效提氩工艺
CN101915495A (zh) 利用液化天然气冷能的全液体空气分离装置及方法
CN201729662U (zh) 一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的装置
CN111542723B (zh) 一种基于深冷精馏工艺生产空气产品的方法及空分系统
CN202002434U (zh) 一种高压氮及低压氧的生产设备
CN115540499A (zh) 一种闪蒸废气低温增压循环生产高纯氮气和超纯氧气的装置及方法
CN201876055U (zh) 利用液化天然气冷能的全液体空气分离装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent of invention or patent application
CB02 Change of applicant information

Address after: 200000, room 1, building 88, 402 Darwin Road, Zhangjiang hi tech park, Shanghai

Applicant after: Shanghai Qiyuan Technology Development Co.,Ltd.

Applicant after: SHANGHAI QIYUAN AIR SEPARATE TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co.,Ltd.

Address before: 200000, room 1, building 88, 402 Darwin Road, Zhangjiang hi tech park, Shanghai

Applicant before: Shanghai Qiyuan Technology Development Co.,Ltd.

Applicant before: Shanghai Qiyuan Air Separation Technology Development Co.,Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130904

Termination date: 20211223