CN102679687A - 一种带压力氧气的液体空分预处理装置及工艺 - Google Patents

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冯刚
徐锋
张金华
郭超
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Abstract

一种带压力氧气的液体空分前处理装置及工艺，包括空气透平压缩机；空气冷却塔，进口接空气透平压缩机出口，上段连接水冷却塔冷却低温水管道，下段接循环水管道；分子筛吸附器，接于空气冷却塔出口，出口经循环压缩机接主换热器；高温膨胀机，进口接主换热器，增压端接入主换热器进口，进入主换热器内管道分两路，一路接下塔，另一路接入低温膨胀机；低温膨胀机，进口接低温膨胀机增压端进入主换热器内管道，增压端接入高温膨胀机增压端输出管道，其出口经三通管接入下塔进口，三通管另一路接入循环压缩机进口。本发明可同时生产压力氧气和大量液体，空气能在主换热器的膨胀空气通道内实现双向流动，实现压力氧气及液氧液氮比例在较大范围内变化。

Description

一种带压力氧气的液体空分预处理装置及工艺
 
技术领域
本发明属于空气分离领域，特别涉及一种带压力氧气的液体空分预处理装置及工艺。
背景技术
随着经济的发展，市场上对于液氧、液氮的需求越来越大。与终端市场相适应，近几年液体空分的规模和数量也逐渐增加。液体空分根据规模的不同有不同的流程组织，对于较大型液体空分，使用高低温膨胀机流程是最常见的选择。但对于较大的用户而言，使用液体的成本过高，他们希望使用管道气体。纯液体空分无法为大客户提供低成本的管道气体，自己的经济效益完全取决于液体市场的情况，风险较大。因而有必要设计一种可产一定压力氧气的液体空分，该流程要有较大的变负荷能力，以满足管道客户需求的波动。
发明内容
本发明的目的在于设计一种带压力氧气的液体空分预处理装置及工艺，可以同时生产一定量的压力氧气和大量的液体；空气能在主换热器的膨胀空气通道内实现双向流动，从而实现了压力氧气及液氧液氮产品比例可以在较大范围内变化。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种带压力氧气的液体空分前处理装置，其包括，空气透平压缩机，其进口管道中设去除灰尘和机械杂质的空气过滤器；空气冷却塔，其进口通过管道连接空气透平压缩机出口管道；空气冷却塔的给水分为两段，冷却塔的上段连接水冷却塔冷却低温水管道，冷却塔下段连接使用经处理过的循环水管道；分子筛吸附器，连接于空气冷却塔出口管道，分子筛吸附器出口管道经循环压缩机接入主换热器；主换热器，其进口端通过管道连接分子筛吸附器出口管道；高温膨胀机，进口端通过管道连接于主换热器中部，高温膨胀机增压端经管道返回接入主换热器，进入主换热器内的管道分两路管道，其中一路管道接下塔，另一路管道接入低温膨胀机；低温膨胀机，其进口管道连接低温膨胀机增压端进入主换热器内的管道，低温膨胀机增压端接入高温膨胀机增压端输出管道；低温膨胀机出口管道经一个三通管接入下塔进口管道，三通管另一管路接入所述循环压缩机进口管道。
进一步，空气冷却塔顶部设置防止水份带出并除去空气中的水滴的丝网除雾器。
又，连接于冷却塔的上段的冷却低温水管道中还设冷水机组。
本发明一种带压力氧气的液体空分前处理工艺，其包括如下步骤：
1)       原料空气在空气过滤器中去除灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机，压缩到一定压力后，即P≥0.35MPa，进入空气冷却塔预冷；空气冷却塔的给水分为两段，空气冷却塔的下段使用经处理过的循环水，而冷却塔的上段则使用经水冷却塔的低温水；
2)       经过预冷过的空气再进入两只相互切换使用的分子筛吸附器，吸附掉空气中的H2O、CO2、C2H2杂质；
3)       净化后的加工空气分为两股，一股作为仪表空气；另一股空气与高、低温膨胀机出来的返流空气混合通过循环压缩机升压到需要的压力，冷却后分为两部分，一部分空气进入主换热器换热，从主换热器中部抽出进入高温膨胀机，膨胀后的空气返回主换热器，复热后参与下一次循环；其余部分依次进入高、低温膨胀机增压端增压，冷却后再进入主换热器冷却，冷却到-90℃~-110℃后分成两股空气，一股去低温膨胀机膨胀，膨胀后进下塔参与精馏，另一股继续冷却出主换热器节流进入下塔参与精馏，或部分进上塔。
进一步，所述空气冷却塔的上段还使用经冷水机组冷却的低温水。
又，所述空气冷却塔顶部设置丝网除雾器，防止水份带出并除去空气中的水滴。
本发明的有益效果：
本发明使高低温膨胀机液体空分流程在生产大量液体的同时具有生产压力氧气的能力，可较大地降低大客户的用气成本，具有很好的经济效益。
本发明实现了空气在主换热器的膨胀空气通内实现双向流动，从而实现了压力氧气及液氧液氮产品比例可以在较大范围内变化，可以有效减少氧气的放散，提高经济效益。
液氧从液氧泵后取出，带有一定的压力，能够顺利地送入贮槽。这样就不需要担心因贮槽过高而导致液氧无法送入贮槽。
附图说明
图1为本发明实施例的示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明的一种带压力氧气的液体空分前处理装置，其包括，空气透平压缩机1，其进口管道中设去除灰尘和机械杂质的空气过滤器2；空气冷却塔3，其进口通过管道连接空气透平压缩机1出口管道；空气冷却塔3的给水分为两段，空气冷却塔的上段连接水冷却塔4冷却低温水管道，冷却塔下段连接使用经处理过的循环水管道；分子筛吸附器5，连接于空气冷却塔3出口管道，分子筛吸附器5出口管道经循环压缩机6接入主换热器7；主换热器7，其进口端通过管道连接分子筛吸附器5出口管道；高温膨胀机8，高温膨胀机增压端经管道返回接入主换热器7，进入主换热器7内的管道分两路管道，其中一路管道接下塔9，另一路管道接入低温膨胀机10；低温膨胀机10，其进口管道连接低温膨胀机10增压端进入主换热器7内的管道，低温膨胀机10增压端接入高温膨胀机8增压端输出管道；低温膨胀机10出口管道经一个三通管13接入下塔9进口管道，三通管13另一管路接入所述循环压缩机6进口管道。
进一步，空气冷却塔3顶部设置防止水份带出并除去空气中的水滴的丝网除雾器11。
连接于空气冷却塔3的上段的冷却低温水管道中还设冷水机组12。
本发明一种带压力氧气的液体空分前处理工艺，其包括如下步骤：
1)       原料空气在空气过滤器中去除灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机，压缩到一定压力后，即P≥0.35MPa，进入空气冷却塔预冷；空气冷却塔的给水分为两段，空气冷却塔的下段使用经处理过的循环水，而冷却塔的上段则使用经水冷却塔的低温水；
2)       经过预冷过的空气再进入两只相互切换使用的分子筛吸附器，吸附掉空气中的H2O、CO2、C2H2杂质；
3)       净化后的加工空气分为两股，一股作为仪表空气；另一股空气与高、低温膨胀机出来的返流空气混合通过循环压缩机升压到需要的压力，冷却后分为两部分，一部分空气进入主换热器换热，从主换热器中部抽出进入高温膨胀机，膨胀后的空气返回主换热器，复热后参与下一次循环；其余部分依次进入高、低温膨胀机增压端增压，冷却后再进入主换热器冷却，冷却到-90℃~-110℃后分成两股空气，一股去低温膨胀机膨胀，膨胀后进下塔参与精馏，另一股继续冷却出主换热器节流进入下塔参与精馏，或部分进上塔参与精馏。
进一步，所述空气冷却塔的上段还使用经冷水机组冷却的低温水。所述空气冷却塔顶部设置丝网除雾器，防止水份带出并除去空气中的水滴。
综上所述，本发明设计了一种带压力氧气、使用高低温膨胀机的液体空分流程，该空分可以提供压力氧气，同时再生产较大量的液体。传统的液体空分膨胀机出口的气体会回流到换热器，是一种单向的流动。对于生产带压力氧气的液体空分而言，考虑到许多用户氧气使用量具有很大的波动，空分需要具有大幅度变化氧气负荷及液氧液氮产品比例的能力。这种变负荷有时要求换热器的膨胀空气流路能够双向流通，这种双向流通能力是本发明的一个重要创新点。
    

Claims (6)

1.一种带压力氧气的液体空分前处理装置，其特征在于，包括，
空气透平压缩机，其进口管道中设去除灰尘和机械杂质的空气过滤器；
空气冷却塔，其进口通过管道连接空气透平压缩机出口管道；空气冷却塔的给水分为两段，冷却塔的上段连接水冷却塔冷却低温水管道，冷却塔下段连接使用经处理过的循环水管道；
分子筛吸附器，连接于空气冷却塔出口管道，分子筛吸附器出口管道经循环压缩机接入主换热器；
主换热器，其进口端通过管道连接分子筛吸附器出口管道；
高温膨胀机，进口端通过管道连接于主换热器中部，高温膨胀机增压端经管道返回接入主换热器，进入主换热器内的管道分两路管道，其中一路管道接下塔，另一路管道接入低温膨胀机；
低温膨胀机，其进口管道连接低温膨胀机增压端进入主换热器内的管道，低温膨胀机增压端接入高温膨胀机增压端输出管道；低温膨胀机出口管道经一个三通管接入下塔进口管道，三通管另一管路接入所述循环压缩机进口管道。
2.如权利要求1所述的带压力氧气的液体空分前处理装置，其特征在于，空气冷却塔顶部设置防止水份带出并除去空气中的水滴的丝网除雾器。
3.如权利要求1所述的带压力氧气的液体空分前处理装置，其特征在于，连接于空气冷却塔的上段的冷却低温水管道中还设冷水机组。
4.一种带压力氧气的液体空分前处理工艺，其包括如下步骤：
原料空气在空气过滤器中去除灰尘和机械杂质后，进入空气透平压缩机，压缩到一定压力后，即P≥0.35MPa，进入空气冷却塔预冷；空气冷却塔的给水分为两段，空气冷却塔的下段使用经处理过的循环水，而冷却塔的上段则使用经水冷却塔的低温水；
经过预冷过的空气再进入两只相互切换使用的分子筛吸附器，吸附掉空气中的H2O、CO2、C2H2杂质；
净化后的加工空气分为两股，一股作为仪表空气；另一股空气与高、低温膨胀机出来的返流空气混合通过循环压缩机升压到需要的压力，冷却后分为两部分，一部分空气进入主换热器换热，从主换热器中部抽出进入高温膨胀机，膨胀后的空气返回主换热器，复热后参与下一次循环；其余部分依次进入高、低温膨胀机增压端增压，冷却后再进入主换热器冷却，冷却到-90℃~-110℃后，分成两股空气，一股去低温膨胀机膨胀，膨胀后进下塔参与精馏，另一股继续冷却出主换热器节流进入下塔参与精馏，或部分进上塔。
5.如权利要求4所述的带压力氧气的液体空分前处理工艺，其特征在于，所述空气冷却塔的上段还使用经冷水机组冷却的低温水。
6.如权利要求4所述的带压力氧气的液体空分前处理工艺，其特征在于，所述空气冷却塔顶部设置丝网除雾器，防止水份带出并除去空气中的水滴。
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