CN109059422A - 一种利用污氮冷能预冷空气的装置 - Google Patents

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杨彩玲
郝兆龙
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    • 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
    • F25J3/04309—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 nitrogen
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Abstract

本发明公开了一种利用污氮冷能预冷空气的装置，该装置包括压缩机、膨胀机、换热器、降温管、中抽管、升温管和空气管；中抽管的一端位于换热器外部与污氮源相通，另一端从换热器中部引出后连接膨胀机的入口；降温管的一端连接膨胀机的出口，另一端完全经过换热器后与压缩机的入口连接，升温管的一端连接压缩机的出口，另一端与外部的系统连接；所述空气管与换热器相通，空气和污氮分别在各自管路中反向流动，通过换热器实现对空气的预冷。本发明能够合理利用污氮的冷能将空气预冷，达到节能增效的目的。

Description

一种利用污氮冷能预冷空气的装置
技术领域
本发明涉及一种在空气分离系统中预冷空气的装置，具体涉及一种利用污氮冷能预冷空气的装置，属于节能技术领域。
背景技术
污氮是指在空气分离中氮含量一般为94％～96％的氮气，在空气分离过程中，污氮含有丰富的冷能，通常情况下对污氮的冷能并未进行充分利用，造成能源的白白浪费，不利于节能减排。
此外，在空气分离系统工作时，为了让精馏分离塔设计的更为合理，同时也为了降低精馏分离塔的能耗，一般在进料空气进入精馏塔前需对空气进行预冷，降低进入精馏塔空气的温度。因此，如何高效利用污氮的冷能参与空气的预冷是实现节能增效的关键问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用污氮冷能预冷空气的装置，能够合理利用污氮的冷能将空气预冷，达到节能增效的目的。
一种利用污氮冷能预冷空气的装置，该装置包括压缩机、膨胀机、换热器、降温管、中抽管、升温管和空气管；
所述中抽管的一端位于换热器外部与污氮源相通，另一端从换热器中部引出后连接膨胀机的入口；降温管的一端连接膨胀机的出口，另一端完全经过换热器后与压缩机的入口连接，升温管的一端连接压缩机的出口，另一端与外部的系统连接；所述空气管与换热器相通，空气和污氮分别在各自管路中反向流动，通过换热器实现对空气的预冷。
进一步地，所述压缩机和膨胀机沿同一水平轴线同轴设置。
有益效果：
本发明能够完全地利用污氮中的冷能实现对空气的预冷，不需额外增加能源供应，有效地利用了闲置的冷能。同时采用膨胀机降低污氮压力并获得更低的温位，将污氮冷能利用率进一步提高，并且采用膨胀机-压缩机同轴安装的方式，膨胀机输出功用以压缩机做功，该方式可以有效节约能源。
附图说明
图1为本发明的整体结构关系示意图
其中，1-换热器、2-压缩机、3-膨胀机、4-降温管、5-中抽管、6-升温管、7-空气管。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1所示，本发明提供了一种利用污氮冷能预冷空气的装置，该装置包括压缩机2、膨胀机3、换热器1、降温管4、中抽管5、升温管6和空气管7；
压缩机2和膨胀机3沿同一水平轴线同轴设置，中抽管5的一端位于换热器1外部与污氮源相通，另一端从换热器1中部引出后连接膨胀机3的入口；降温管4的一端连接膨胀机3的出口，另一端完全经过换热器1后与压缩机2的入口连接，升温管6的一端连接压缩机2的出口，另一端与外部的系统连接；空气管与换热器1相通，空气和污氮分别在各自管路中反向流动，通过换热器1实现对空气的预冷。
经过净化后的空气(19℃、1.1Mpa)在换热器1中与污氮进行换热被冷却，经过换热器1换热后压力降为4kpa，冷却后的空气(1.096Mpa)为饱和气液状态并且含湿率为30～50％。
污氮(-167℃、1.096Mpa)为气液混合，其中液相比率为10％～30％，污氮作为换热器1中的冷物流与空气进行换热；污氮在换热器1中与空气换热并在换热器1中部通过中抽管5抽出，中抽的污氮(-80～-100℃、1.092Mpa)通过中抽管5进入膨胀机3，污氮的压力从1.092Mpa降到90kpa，温度由-80～-100℃降低到-180～-190℃，膨胀降压降温后的污氮再通过降温管4进入换热器1进行换热；经过换热后污氮(16℃、86kpa)进入与膨胀机3同轴的压缩机2中被压缩，污氮的压力由86kpa提高到140kpa，温度由16℃提高到40℃，经过增压升温后的污氮经升温管6作为吹扫气进入外部的分子筛净化系统中。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用污氮冷能预冷空气的装置，其特征在于，该装置包括压缩机、膨胀机、换热器、降温管、中抽管、升温管和空气管；
所述中抽管的一端位于换热器外部与污氮源相通，另一端从换热器中部引出后连接膨胀机的入口；降温管的一端连接膨胀机的出口，另一端完全经过换热器后与压缩机的入口连接，升温管的一端连接压缩机的出口，另一端与外部的系统连接；所述空气管与换热器相通，空气和污氮分别在各自管路中反向流动，通过换热器实现对空气的预冷。
2.如权利要求1所述的利用污氮冷能预冷空气的装置，其特征在于，所述压缩机和膨胀机沿同一水平轴线同轴设置。
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