CN115451655B - 一种空分装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空分装置，涉及空气分离技术领域，解决了现有的空分装置采用的流程不合理、工作效率，且采用电能进行冷热交换，能源消耗大的问题。一种空分装置，包括氧气压缩机，所述氧气压缩机的一侧设置有外排常压氧气管网，所述氧气压缩机的另一侧设置有第一高压氧气管，所述第一高压氧气管的一端设置有换热器，所述换热器的外侧后表面设置有中压氧气管网，所述换热器的一端上表面设置有平行的反流冷却管和反流复热管。本发明对氧气进行压缩可以得到大量的液氧，通过液氧在设备的循环，利用液氧液化和气化时的冷热交换，可以有效的提高设备的运行效率，且设备运行更加平稳，降低设备使用时的能源消耗，更加环保。
Description
技术领域
本发明涉及空气分离技术领域，具体为一种空分装置。
背景技术
空分是指将空气中各组分气体进行分离，分别生产空气组分中的氧气、氮气、氩气等等气体的一套制备工艺，最常用的空气分离方法是低温精馏法分离，其它空气分离方法，如膜分离法、变压吸附法(PSA)和真空变压吸附法(VPSA)等，主要是应用于从空气中分离单一组分；
空分装置就是用来把空气中的各组份气体分离，分别生产空气组分的氧气、氮气，氩气等等气体的一套工业设备装置，其原理是将空气进行液化后利用不同气体的沸点不同，对空气组分进行分离。
但是，现有的空分装置采用的流程不合理、工作效率，且采用电能进行冷热交换，能源消耗大；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种空分装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空分装置，以解决上述背景技术中提出的现有的空分装置采用的流程不合理、工作效率，且采用电能进行冷热交换，能源消耗大等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空分装置，包括氧气压缩机，所述氧气压缩机的一侧设置有外排常压氧气管网，所述氧气压缩机的另一侧设置有第一高压氧气管，所述第一高压氧气管的一端设置有换热器，所述换热器的外侧后表面设置有中压氧气管网，所述换热器的一端上表面设置有平行的反流冷却管和反流复热管，所述反流冷却管和反流复热管远离换热器的端部设置有低温膨胀机，所述氧气压缩机的一端外侧设置有第二膨胀循环管和第一膨胀循环管，所述第二膨胀循环管和第一膨胀循环管远离换热器的端部中间设置有高温膨胀机；
所述氧气压缩机的前表面设置有第二高压氧气管，所述第二高压氧气管的一端设置有高低温透平膨胀机，所述高低温透平膨胀机的外侧设置有增压管，所述增压管远离高低温透平膨胀机的但不设置有水冷却器，所述水冷却器与换热器的中间设置有换热器连接送氧管，所述换热器的前表面设置有液氧复热管，所述液氧复热管远离换热器的端部设置有补气氧气压缩机，所述氧气压缩机的上表卖弄设置有相互平行的气液分离连接管和液氧反流管，所述气液分离连接管和液氧反流管远离换热器的端部设置有气液分离器。
优选的，所述第一高压氧气管、第二高压氧气管、第一膨胀循环管、第二膨胀循环管、增压管、换热器连接送氧管、反流冷却管、反流复热管、气液分离连接管、液氧反流管、液氧复热管统称为氧气循环输送管道，所述换热器为铝制板式换热器。
优选的，所述氧气循环输送管道和其连接的设备的连接端部外表面设置有密封环形槽和限位环形槽，所述限位环形槽的长度尺寸大于密封环形槽的长度尺寸。
优选的，所述密封环形槽和限位环形槽的外侧设置有管道密封锁定机构，所述管道密封锁定机构包括膨胀密封环和两个限位卡接块，两个所述限位卡接块位于限位环形槽的两侧对称分布，所述限位卡接块的外侧表面向设置有永磁环，所述永磁环的外侧覆盖有防脱环，所述防脱环的中间设置有限位弹簧。
优选的，所述防脱环的表面贯穿设置有螺钉孔，所述螺钉孔的中间穿插有螺钉，所述防脱环通过螺钉与限位卡接块连接。
优选的，所述限位弹簧远离限位卡接块的端部外侧设置有电磁铁，所述电磁铁与限位弹簧之间磁性吸附连接，所述电磁铁对限位弹簧的吸附力大于限位弹簧自身的弹性力。
优选的，所述限位卡接块与限位环形槽的中间设置有密封垫块，所述密封垫块的材质为硅胶或柔韧性好的橡胶。
优选的，所述密封环形槽的内侧卡接有膨胀密封环，所述密封环形槽的外侧设置有填充环形槽，所述填充环形槽的长度与密封环形槽的长度一致且膨胀密封环外侧边缘卡接在填充环形槽内侧，所述填充环形槽的内壁上设置有气体传感器和喷头。
优选的，所述喷头镶嵌在填充环形槽的内壁上且一端连接空心软管，所述空心软管的另一端连接有泡沫填充气囊。
优选的，所述泡沫填充气囊的内部填充有泡沫填充剂，所述喷头与泡沫填充气囊连接的端部设置有电磁阀，所述电磁阀与气体传感器电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用氧气压缩机和高低温透平膨胀机的氧气制冷循环，可以对氧气进行压缩可以得到大量的液氧，通过液氧在设备的循环，利用液氧液化和气化时的冷热交换，可以有效的提高设备的运行效率，且设备运行更加平稳，降低设备使用时的能源消耗，更加环保；
2、本发明通过在管道与设备的连接端部处设置有管道密封锁定机构，可以对管道与设备连接处进行加固，避免管道意外从设备上脱落，且可以对管道与设备连接处进行气体泄漏检测，在管道连接处气体出现泄漏时，可以第一时间对泄漏源进行封堵，且不会影响管道的正常使用。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图；
图2为本发明图1中A处的结构示意图；
图3为本发明管道密封锁定机构的结构示意图；
图4为本发明的工艺流程简图图；
图5为本发明的工艺步骤图；
图6为本发明水冷却器的运行流程图。
图中：1、氧气压缩机；2、换热器；3、高低温透平膨胀机；4、水冷却器；5、管道密封锁定机构；501、限位卡接块；502、密封垫块；503、防脱环；504、限位弹簧；505、电磁铁；506、永磁环；507、气体传感器；508、喷头；509、泡沫填充气囊；510、膨胀密封环；6、高温膨胀机；7、低温膨胀机；8、补气氧气压缩机；9、中压氧气管网；10、外排常压氧气管网；11、第一高压氧气管；12、第二高压氧气管；13、第一膨胀循环管；14、第二膨胀循环管；15、增压管；16、换热器连接送氧管；17、反流冷却管；18、反流复热管；19、气液分离连接管；20、液氧反流管；21、液氧复热管；22、密封环形槽；23、限位环形槽；24、填充环形槽；25、气液分离器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1至图6，本发明提供的一种实施例：一种空分装置，包括氧气压缩机1，氧气压缩机1的一侧设置有外排常压氧气管网10，氧气压缩机1的另一侧设置有第一高压氧气管11，第一高压氧气管11的一端设置有换热器2，换热器2的外侧后表面设置有中压氧气管网9，换热器2的一端上表面设置有平行的反流冷却管17和反流复热管18，反流冷却管17和反流复热管18远离换热器2的端部设置有低温膨胀机7，氧气压缩机1的一端外侧设置有第二膨胀循环管14和第一膨胀循环管13，第二膨胀循环管14和第一膨胀循环管13远离换热器2的端部中间设置有高温膨胀机6；
氧气压缩机1的前表面设置有第二高压氧气管12，第二高压氧气管12的一端设置有高低温透平膨胀机3，高低温透平膨胀机3的外侧设置有增压管15，增压管15远离高低温透平膨胀机3的但不设置有水冷却器4，水冷却器4与换热器2的中间设置有换热器连接送氧管16，换热器2的前表面设置有液氧复热管21，液氧复热管21远离换热器2的端部设置有补气氧气压缩机8，氧气压缩机1的上表卖弄设置有相互平行的气液分离连接管19和液氧反流管20，气液分离连接管19和液氧反流管20远离换热器2的端部设置有气液分离器25。
进一步，第一高压氧气管11、第二高压氧气管12、第一膨胀循环管13、第二膨胀循环管14、增压管15、换热器连接送氧管16、反流冷却管17、反流复热管18、气液分离连接管19、液氧反流管20、液氧复热管21统称为氧气循环输送管道，换热器2为铝制板式换热器。
进一步，氧气循环输送管道和其连接的设备的连接端部外表面设置有密封环形槽22和限位环形槽23，限位环形槽23的长度尺寸大于密封环形槽22的长度尺寸。
进一步，密封环形槽22和限位环形槽23的外侧设置有管道密封锁定机构5，管道密封锁定机构5包括膨胀密封环510和两个限位卡接块501，两个限位卡接块501位于限位环形槽23的两侧对称分布，限位卡接块501的外侧表面向设置有永磁环506，永磁环506的外侧覆盖有防脱环503，防脱环503的中间设置有限位弹簧504。
进一步防脱环503的表面贯穿设置有螺钉孔，螺钉孔的中间穿插有螺钉，防脱环503通过螺钉与限位卡接块501连接，。
进一步，限位弹簧504远离限位卡接块501的端部外侧设置有电磁铁505，电磁铁505与限位弹簧504之间磁性吸附连接，电磁铁505对限位弹簧504的吸附力大于限位弹簧504自身的弹性力。
进一步，限位卡接块501与限位环形槽23的中间设置有密封垫块502，密封垫块502的材质为硅胶或柔韧性好的橡胶。
进一步，密封环形槽22的内侧卡接有膨胀密封环510，密封环形槽22的外侧设置有填充环形槽24，填充环形槽24的长度与密封环形槽22的长度一致且膨胀密封环510外侧边缘卡接在填充环形槽24内侧，填充环形槽24的内壁上设置有气体传感器507和喷头508。
进一步，喷头508镶嵌在填充环形槽24的内壁上且一端连接空心软管，空心软管的另一端连接有泡沫填充气囊509。
进一步，泡沫填充气囊509的内部填充有泡沫填充剂，喷头508与泡沫填充气囊509连接的端部设置有电磁阀，电磁阀与气体传感器507电性连接。
工作原理：使用时，首先将外排常压氧气管网10中的氧气送入氧气压缩机1的中间，此时氧气压缩机1工作并对氧气进行压缩，氧气在经过氧气压缩机1初步压缩后会分为两部分，其中一部分氧气会直接进入换热器2的内部进行冷却，冷却后的氧气通过第一膨胀循环管13进入高温膨胀机6内部，氧气在高温膨胀机6的内部膨胀后通过第二膨胀循环管14返回换热器2，返回进入换热器2的氧气在其内部进行复热，复热后的氧气直接排入中压氧气管网9中，氧气压缩机1中压缩后的其他氧气会通过第二高压氧气管12进入高低温透平膨胀机3内部，此时高低温透平膨胀机3将氧气进行增压，将增压后的氧气通过增压管15送入水冷却器4内部，水冷却器4内部的氧气冷却后液化，液化后的液氧一部分进入换热器2，经过换热器2并通过气液分离连接管19和液氧反流管20进入气液分离器25中进行气液分离，另一部液氧通过换热器2和反流冷却管17、反流复热管18进入低温膨胀机7中进行膨胀复热，并在复热后回流至换热器中，通过换热器进入中压氧气管网9中，利用氧气压缩机1和高低温透平膨胀机3的氧气制冷循环，可以对氧气进行压缩可以得到大量的液氧，通过液氧在设备的循环，利用液氧液化和气化时的冷热交换，可以有效的提高设备的运行效率，且设备运行更加平稳，降低设备使用时的能源消耗，更加环保。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种空分装置，包括氧气压缩机(1)，其特征在于：所述氧气压缩机(1)的一侧设置有外排常压氧气管网(10)，所述氧气压缩机(1)的另一侧设置有第一高压氧气管(11)，所述第一高压氧气管(11)的一端设置有换热器(2)，所述换热器(2)的外侧后表面设置有中压氧气管网(9)，所述换热器(2)的一端上表面设置有平行的反流冷却管(17)和反流复热管(18)，所述反流冷却管(17)和反流复热管(18)远离换热器(2)的端部设置有低温膨胀机(7)，所述换热器(2)的一端外侧设置有第二膨胀循环管(14)和第一膨胀循环管(13)，所述第二膨胀循环管(14)和第一膨胀循环管(13)远离换热器(2)的端部中间设置有高温膨胀机(6)；
所述氧气压缩机(1)的前表面设置有第二高压氧气管(12)，所述第二高压氧气管(12)的一端设置有高低温透平膨胀机(3)，所述高低温透平膨胀机(3)的外侧设置有增压管(15)，所述增压管(15)远离高低温透平膨胀机(3)的端部设置有水冷却器(4)，所述水冷却器(4)与换热器(2)的中间设置有换热器连接送氧管(16)，所述换热器(2)的前表面设置有液氧复热管(21)，所述液氧复热管(21)远离换热器(2)的端部设置有补气氧气压缩机(8)，所述换热器(2)的上表面设置有相互平行的气液分离连接管(19)和液氧反流管(20)，所述气液分离连接管(19)和液氧反流管(20)远离换热器(2)的端部设置有气液分离器(25)。
2.根据权利要求1所述的一种空分装置，其特征在于：所述第一高压氧气管(11)、第二高压氧气管(12)、第一膨胀循环管(13)、第二膨胀循环管(14)、增压管(15)、换热器连接送氧管(16)、反流冷却管(17)、反流复热管(18)、气液分离连接管(19)、液氧反流管(20)、液氧复热管(21)统称为氧气循环输送管道，所述换热器(2)为铝制板式换热器。
3.根据权利要求2所述的一种空分装置，其特征在于：所述氧气循环输送管道和其连接的设备的连接端部外表面设置有密封环形槽(22)和限位环形槽(23)，所述限位环形槽(23)的长度尺寸大于密封环形槽(22)的长度尺寸。
4.根据权利要求3所述的一种空分装置，其特征在于：所述密封环形槽(22)和限位环形槽(23)的外侧设置有管道密封锁定机构(5)，所述管道密封锁定机构(5)包括膨胀密封环(510)和两个限位卡接块(501)，两个所述限位卡接块(501)位于限位环形槽(23)的两侧对称分布，所述限位卡接块(501)的外侧表面向设置有永磁环(506)，所述永磁环(506)的外侧覆盖有防脱环(503)，所述防脱环(503)的中间设置有限位弹簧(504)。
5.根据权利要求4所述的一种空分装置，其特征在于：所述防脱环(503)的表面贯穿设置有螺钉孔，所述螺钉孔的中间穿插有螺钉，所述防脱环(503)通过螺钉与限位卡接块(501)连接。
6.根据权利要求4所述的一种空分装置，其特征在于：所述限位弹簧(504)远离限位卡接块(501)的端部外侧设置有电磁铁(505)，所述电磁铁(505)与限位弹簧(504)之间磁性吸附连接，所述电磁铁(505)对限位弹簧(504)的吸附力大于限位弹簧(504)自身的弹性力。
7.根据权利要求4所述的一种空分装置，其特征在于：所述限位卡接块(501)与限位环形槽(23)的中间设置有密封垫块(502)，所述密封垫块(502)的材质为硅胶或柔韧性好的橡胶。
8.根据权利要求4所述的一种空分装置，其特征在于：所述密封环形槽(22)的内侧卡接有膨胀密封环(510)，所述密封环形槽(22)的外侧设置有填充环形槽(24)，所述填充环形槽(24)的长度与密封环形槽(22)的长度一致且膨胀密封环(510)外侧边缘卡接在填充环形槽(24)内侧，所述填充环形槽(24)的内壁上设置有气体传感器(507)和喷头(508)。
9.根据权利要求8所述的一种空分装置，其特征在于：所述喷头(508)镶嵌在填充环形槽(24)的内壁上且一端连接空心软管，所述空心软管的另一端连接有泡沫填充气囊(509)。
10.根据权利要求9所述的一种空分装置，其特征在于：所述泡沫填充气囊(509)的内部填充有泡沫填充剂，所述喷头(508)与泡沫填充气囊(509)连接的端部设置有电磁阀，所述电磁阀与气体传感器(507)电性连接。
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