CN102788476B - 一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺 - Google Patents

一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺步骤是：原料空气经过滤器和纯化后分成三路；第一路直接进入冷箱，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏后得纯氮气和液氮产品；第二路经透平膨胀机增压后经冷却进入主换热器被冷却至液化温度，再进入氮塔参与精馏得纯氮气和富氧液空气；部分进入氧塔参与精馏的富氧空气经氧塔再分离后，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔；在氧塔底部得到液氧产品；第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气和密封气。通过上述方式，本发明其工艺简单，占地较小，提高液体产品提取率，减少20%空气消耗，降低电耗，能够在产高纯液氮的前提下附产液氧。

Description

一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺
技术领域
本发明涉及氮氧生产领域，特别是涉及一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺。
背景技术
空分设备的主要产品是氧气和氮气。氧气是地球上一切有生命的机体赖以生存的物质.它很容易与其他物质发生氧化反应，并放出放出大量的热量。因此，氧气作为氧化剂和助燃剂在冶金、化工、能源、机械、国防工业等部门得到广泛应用。氮气的化学性质不活泼，在平常的状态下有很大的惰性，不容易与其它物质发生化学反应。因此，氮气在冶金、电子化学工业中广泛地用来做保护气。而低温液体在存储与运输方面具有优越性，因此低温液氮与液氧的需求越来越多，通过常规的空分加液化工艺占地大、工艺复杂，只能分离出气氧，消耗的空气较多，不节能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺简单，占地较小，提高液体产品提取率，减少20%空气消耗，降低电耗，能够在产高纯液氮的前提下附产液氧。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺步骤是：（1）原料空气经空气过滤器除去灰尘及机械杂质进入空气压缩机中被压缩到所需压力；（2）压缩空气经预冷机组冷却后进入自动切换的分子筛纯化器以清除H2O、CO2和C2H2以及其它碳氢化合物，出分子筛的空气温度为14℃，分成三路；第一路直接进入冷箱，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏；第二路经透平膨胀机增压端，增压后经增压后冷却器冷却，进入主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏；第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气和密封气；（3）进入氮塔参与精馏的空气被初步分离成氮气和富氧液空，在塔顶获得纯氮，纯氮中的部分气氮经主换热器复热出冷箱，作为产品通过管道直接送用气点；（4）氮塔内部分气氮被主冷凝蒸发器中的富氧液空、辅冷凝蒸发器中的液氧冷凝成液氮，大部分液氮返回氮塔作为回流液；抽取少量液氮作为产品进入低温液体贮槽；（5）自氮塔中抽部分污液氮，经过冷器过冷后节流，节流后进入氧塔顶部，作为氧塔的回流液；（6）氮塔塔底的液空经过冷器过冷，经节流后进入主冷凝蒸发器蒸发；蒸发后的富氧空气经主换热器复热至膨胀前温度后进入膨胀机膨胀制取装置运行所需冷量，膨胀后富氧空气大部分进入主换热器复热后出冷箱去纯化器作为再生气；部分进入氧塔参与精馏；（7）部分进入氧塔参与精馏的富氧空气经氧塔再分离后，在氧塔顶部得到污氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔；在氧塔底部得到液氧产品引出。
优选的是，所述应用富氧空气返流膨胀机提高空气压力，改善主换热器换热效果，使膨胀机制冷量最大化，提高液体产品提取率。
优选的是，所述步骤（1）-（7）的整套工艺流程计算采用国际先进的ASPEN软件模拟计算，
来保证模拟计算结果与实际运行的参数吻合。
本发明的有益效果是：本发明一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺简单，占地较小，提高液体产品提取率，减少20%空气消耗，降低电耗，能够在产高纯液氮的前提下附产液氧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺步骤是：（1）原料空气经空气过滤器除去灰尘及机械杂质进入空气压缩机中被压缩到所需压力；（2）压缩空气经预冷机组冷却后进入自动切换的分子筛纯化器以清除H2O、CO2和C2H2以及其它碳氢化合物，出分子筛的空气温度为14℃，分成三路；第一路直接进入冷箱，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏；第二路经透平膨胀机增压端，增压后经增压后冷却器冷却，进入主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏；第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气和密封气；（3）进入氮塔参与精馏的空气被初步分离成氮气和富氧液空，在塔顶获得纯氮，纯氮中的部分气氮经主换热器复热出冷箱，作为产品通过管道直接送用气点；（4）氮塔内部分气氮被主冷凝蒸发器中的富氧液空、辅冷凝蒸发器中的液氧冷凝成液氮，大部分液氮返回氮塔作为回流液；抽取少量液氮作为产品进入低温液体贮槽；（5）自氮塔中抽部分污液氮，经过冷器过冷后节流，节流后进入氧塔顶部，作为氧塔的回流液；（6）氮塔塔底的液空经过冷器过冷，经节流后进入主冷凝蒸发器蒸发；蒸发后的富氧空气经主换热器复热至膨胀前温度后进入膨胀机膨胀制取装置运行所需冷量，膨胀后富氧空气大部分进入主换热器复热后出冷箱去纯化器作为再生气；部分进入氧塔参与精馏；（7）部分进入氧塔参与精馏的富氧空气经氧塔再分离后，在氧塔顶部得到污氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔；在氧塔底部得到液氧产品引出。所述应用富氧空气返流膨胀机带空气前增压技术提高空气压力，改善主换热器换热效果，使膨胀机制冷量最大化，提高液体产品提取率；所述整套工艺流程计算采用国际先进的ASPEN软件模拟计算，来保证模拟计算结果与实际运行的参数吻合。
本发明一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺简单，占地较小，提高液体产品提取率，减少20%空气消耗，降低电耗，能够在产高纯液氮的前提下附产液氧。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的空分工艺，其工艺步骤
是：
（1）原料空气经空气过滤器除去灰尘及机械杂质进入空气压缩机中被压缩到所需压力；
（2）压缩空气经预冷机组冷却后进入自动切换的分子筛纯化器以清除H2O、CO2和C2H2以及其它碳氢化合物，出分子筛的空气温度为14℃，分成三路；第一路直接进入冷箱，空气经过主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏；第二路经透平膨胀机增压端，增压后经增压后冷却器冷却，进入主换热器与返流气体换热，被冷却至液化温度，进入氮塔参与精馏；第三路少量空气去仪表空气系统，作为仪表气和密封气；
（3）进入氮塔参与精馏的空气被初步分离成氮气和富氧液空，在塔顶获得纯氮，纯氮中的部分氮气经主换热器复热出冷箱，作为产品通过管道直接送用气点；
（4）氮塔内部分气氮被主冷凝蒸发器中的富氧液空、辅冷凝蒸发器中的液氧冷凝成液氮，大部分液氮返回氮塔作为回流液；抽取少量液氮作为产品进入低温液体贮槽；
（5）自氮塔中抽部分污液氮，经过冷器过冷后节流，节流后进入氧塔顶部，作为氧塔的回流液；
（6）氮塔塔底的液空经过冷器过冷，经节流后进入主冷凝蒸发器蒸发；蒸发后的富氧空气经主换热器复热至膨胀前温度后进入膨胀机膨胀制取装置运行所需冷量，膨胀后富氧空气大部分进入主换热器复热后出冷箱去纯化器作为再生气；膨胀后富氧空气部分进入氧塔参与精馏；
（7）部分进入氧塔参与精馏的富氧空气经氧塔再分离后，在氧塔顶部得到污氮气，经过冷器、主换热器复热后出分馏塔；在氧塔底部得到液氧产品引出。
2.根据权利要求1所述的一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的
空分工艺，其特征在于，所述应用富氧空气返流膨胀机提高空气压力，改善主换热器换热效果，使膨胀机制冷量最大化，提高液体产品提取率。
3.根据权利要求1所述的一种深冷空气分离设备主产高纯氮并附产液氧的
空分工艺，其特征在于，所述步骤（1）-（7）的整套工艺流程计算采用国际先进的ASPEN软件模拟计算，来保证模拟计算结果与实际运行的参数吻合。
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