CN202470621U - 一种空气分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气分离系统，包括主换热器、第一空气增压机、第二空气增压机、膨胀机、液氧蒸发器、上塔和下塔，第一空气增压机的出口与主换热器的第一压缩空气进口连接，第一压缩空气出口与膨胀机进口连接，膨胀机的膨胀气出口与上塔进口连接，第二空气增压机出口与主换热器的第二压缩空气进口连接，第二压缩空气出口与液氧蒸发器的进口连接，液氧蒸发器的压缩空气出口与下塔进口连接，下塔顶部具有液氮出口，下塔的液氮出口与上塔的回流液进口连接。本实用新型的空气分离系统，经净化的空气经三路进入主换热器后再送入上塔和下塔分离出氮和氧，减少了能源的使用，提高了分离的效率。

Description

一种空气分离系统

技术领域

本实用新型属于化工生产技术设备领域，涉及一种空气分离系统。

背景技术

空气分离的基本原理是利用低温精馏法，将空气冷凝成液体，然后按各组分蒸发温度的不同将空气分离。

以氧氮混合物为例，若使处于冷凝温度的氧、氮混合气穿过比它温度低的氧、氮组成的液体时，气体要部分冷凝，转变为液体并放出冷凝潜热；液体则吸收热量而蒸发。每经过一次蒸发-冷凝过程，气体中氮组分就增加，而液体中氧组分也增加。如果这种同时发生的蒸发-冷凝过程进行多次，混合物中的氧和氮便可分离。

空气分离系统需要减少热量的使用，降低分离的成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种空气分离系统，用于分离空气中的氧气和氮气，用于后续工序，能降低热量的使用，减少生产成本。

本实用新型的技术方案为：一种空气分离系统，包括主换热器、第一空气增压机、第二空气增压机、膨胀机、液氧蒸发器、上塔和下塔，主换热器上设置净化气体进口、返流气体进口、第一压缩空气进口、第二压缩空气进口、净化气出口、第一压缩空气出口和第二压缩空气出口，第一空气增压机和第二空气增压机都具有净化气进口；主换热器的净化气出口与下塔的净化气进口连接，第一空气增压机的出口与主换热器的第一压缩空气进口连接，主换热器的第一压缩空气出口与膨胀机进口连接，膨胀机的膨胀气出口与上塔进口连接，第二空气增压机出口与主换热器的第二压缩空气进口连接，第二压缩空气出口与液氧蒸发器的进口连接，液氧蒸发器的压缩空气出口与下塔压缩气进口连接，下塔顶部具有液氮出口，下塔的液氮出口与上塔顶部的回流液进口连接。

所述空气分离系统还包括空气过滤器、空气透平压缩机、空气冷却塔和分子筛纯化器，空气过滤器具有空气进口，空气过滤器的过滤空气出口与空气透平压缩机的进口连接，空气透平压缩机的压缩空气出口与空气冷却塔下部的空气进口连接，空气冷却塔上部的空气出口与分子筛纯化器的空气进口连接，分子筛纯化器的净化气出口通过三条管道分别与主换热器的净化气进口、第一空气增压机进口和第二空气增压机进口连接。

所述空气过滤器是自洁式空气过滤器。

所述分子筛纯化器为两台，其中一台运行，另一台为备用。

本实用新型的空气分离系统，经净化的空气经三路进入主换热器后再送入上塔和下塔分离出氮和氧，减少了能源的使用，提高了分离的效率。

附图说明

图1是本实用新型的空气分离系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的系统进行详细描述。

如图1所示，一种空气分离系统，包括两部分，一部分是空气净化部分，一部分是主要空气分离部分。

空气净化部分包括空气过滤器1、空气透平压缩机2、空气冷却塔3和分子筛纯化器4，空气过滤器1具有空气进口，空气过滤器1的过滤空气出口与空气透平压缩机2的进口连接，空气透平压缩机2的压缩空气出口与空气冷却塔3下部的空气进口连接，空气冷却塔3上部的空气出口与分子筛纯化器4的空气进口连接，分子筛纯化器4的净化气出口通过三条管道与后面的主要空气分离部分连接。

主要空气分离部分包括主换热器5、第一空气增压机6、第二空气增压机7、膨胀机8、液氧蒸发器9、上塔10和下塔11，主换热器5上设置净化气体进口、返流气体进口、第一压缩空气进口、第二压缩空气进口、净化气出口、第一压缩空气出口和第二压缩空气出口。分子筛纯化器4的净化气出口通过三条管道分别与主换热器5的净化气进口、第一空气增压机6进口和第二空气增压机7进口连接。

主换热器5的净化气出口与下塔11的净化气进口连接。

第一空气增压机6和第二空气增压机7都具有净化气进口，第一空气增压机6的出口与主换热器5的第一压缩空气进口连接，第一压缩空气出口与膨胀机8进口连接，膨胀机8的膨胀气出口与上塔10进口连接，第二空气增压机7的出口与主换热器5的第二压缩空气进口连接，第二压缩空气出口与液氧蒸发器9的进口连接，液氧蒸发器9的压缩空气出口与下塔11进口连接，下塔11顶部具有液氮出口，下塔的液氮出口与上塔10的回流液进口连接。

本实用新型的空气分离系统的工作流程如下：

原料空气经自洁式空气过滤器1除去灰尘及其它机械杂质后，在空气透平压缩机2中压缩至0.51MPa左右，进入空气冷却塔3预冷。空气冷却塔3的冷却水分上、下段进入，下段为循环冷却水，上段为来自水冷塔的冷冻水。空气自下而上穿过空气冷却塔3，空气在冷却的同时，又得到清洗。

空气经空气冷却塔3后，温度降至12℃，然后进入一台分子筛纯化器4中，另一台分子筛纯化器4可切换备用。空气中的二氧化碳、部分碳氢化合物及残留的水蒸汽在分子筛纯化器4中被吸附。分子筛纯化器4为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生备用。纯化器的工作时间为4小时，切换周期为8小时，定时自动切换。

空气经净化后，由于分子筛纯化器4的吸附热，温度升至18℃，然后分三路：一路空气直接进入主换热器5，在主换热器5中与返流气体(纯氧、纯氮、污氮等)换热达到接近空气液化温度约-173℃从下塔净化气进口进入下塔11。而另一路去第一空气增压机6增压后再进入主换热器5，在主换热器5内被返流冷气体冷却至-111℃时抽出进入膨胀机8膨胀制冷，最后送入上塔10。第三路去第二空气增压机7加压至0.9Mpa进入主换热器5，从主换热器5中部抽出进入液氧蒸发器9与液氧换热，达到接近空气液化温度约-173℃从下塔压缩气进口进入下塔11。

在下塔11，空气被初步分离成氮气和富氧液体空气，顶部气氮液化，冷凝下来的液氮一部分作为下塔11的回流液，另一部分从下塔11顶部引出，可以经过冷凝器12被纯气氮和污气氮过冷并节流后送入上塔10顶部作上塔10的回流液。下塔11底部抽出的液空在冷凝器中过冷后经节流阀送入上塔10中部作为回流液(图中未显示)。下塔11中下部抽出的贫液空在冷凝器中过冷后经节流阀送入上塔10中部作为回流液(图中未显示)。

液氧从上塔10底部抽出经液氧泵加压至0.3Mpa送入液氧蒸发器9，被增压空气所气化，气化的氧气进入主换热器5复热后出冷箱放空或进入氧气缓冲罐。

污氮气从上塔10上部引出，经过冷凝器及主换热器5复热后出冷箱，一部分作为分子筛纯化器4的再生气体，一部分进入氮气低压罐。富余部分进入水冷塔，预冷空气冷却塔上部用水。

纯氮气从上塔10顶部引出，经过冷凝器及主换热器5复热后出冷箱放空或进入氮气低压罐。

Claims (4)

1.一种空气分离系统，其特征在于，包括主换热器、第一空气增压机、第二空气增压机、膨胀机、液氧蒸发器、上塔和下塔，主换热器上设置净化气体进口、返流气体进口、第一压缩空气进口、第二压缩空气进口、净化气出口、第一压缩空气出口和第二压缩空气出口，第一空气增压机和第二空气增压机都具有净化气进口；主换热器的净化气出口与下塔的净化气进口连接，第一空气增压机的出口与主换热器的第一压缩空气进口连接，主换热器的第一压缩空气出口与膨胀机进口连接，膨胀机的膨胀气出口与上塔进口连接，第二空气增压机出口与主换热器的第二压缩空气进口连接，第二压缩空气出口与液氧蒸发器的进口连接，液氧蒸发器的压缩空气出口与下塔压缩气进口连接，下塔顶部具有液氮出口，下塔的液氮出口与上塔顶部的回流液进口连接。

2.根据权利要求1所述的空气分离系统，其特征在于，所述空气分离系统还包括空气过滤器、空气透平压缩机、空气冷却塔和分子筛纯化器，空气过滤器具有空气进口，空气过滤器的过滤空气出口与空气透平压缩机的进口连接，空气透平压缩机的压缩空气出口与空气冷却塔下部的空气进口连接，空气冷却塔上部的空气出口与分子筛纯化器的空气进口连接，分子筛纯化器的净化气出口通过三条管道分别与主换热器的净化气进口、第一空气增压机进口和第二空气增压机进口连接。

3.根据权利要求2所述的空气分离系统，其特征在于，所述空气过滤器是自洁式空气过滤器。

4.根据权利要求1所述的空气分离系统，其特征在于，所述分子筛纯化器为两台，其中一台运行，一台备用。

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