CN203375800U - 合成氨工艺深冷空分制氧系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种合成氨工艺深冷空分制氧系统，包括：空气过滤器、透平压缩机、空气冷却塔、水冷却塔、分子筛吸附器、主换热器、膨胀机和分馏塔，空气过滤器与透平压缩机连接；透平压缩机与空气冷却塔连接；空气冷却塔分别与水冷却塔和分子筛吸附器连接器；分子筛吸附器分别与主换热器和膨胀机连接；主换热器分别与膨胀机和分馏塔连接。本实用新型提供的合成氨工艺深冷空分制氧系统，可以实现能源和副产品的有效利用。一方面可以有效的提高制氧的效率，降低制氧的成本，另一方面还可以有效的利用能源，有利于环境保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工技术领域，尤其涉及一种合成氨工艺深冷空分制氧系统。
背景技术
氧气（O2）在工业生产和日常生活中有广泛的用途，空气中含有21%（体积浓度）的氧气，是最廉价的制氧原料，因此氧气一般都通过空气分离制取。深冷空分制氧工艺是传统的制氧技术，由于其工艺流程复杂，所需设备较多，投资较大，而一般应用于大规模制氧的工作环境下。
在合成氨工艺流程中，大中型的合成氨企业由于对氧的需求量较大，并且可以承受相应的资金压力，一般采用深冷空分制氧工艺来获得氧气原料。
对合成氨企业而言，现有技术的深冷空分制氧系统，并未对制氧过程中所得到的副产品——氮，进行充分的利用和回收。从而导致现有技术的深冷空分制氧系统并不十分经济，而且对能源的消耗量较大，不符合目前节能减排的政策要求。
因此，如何降低深冷空分制氧工艺的成本和能源消耗就成为亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种合成氨工艺深冷空分制氧系统，以解决如何降低深冷空分制氧工艺的成本和能源消耗的问题。
本实用新型提供一种合成氨工艺深冷空分制氧系统，包括：空气过滤器、透平压缩机、空气冷却塔、水冷却塔、分子筛吸附器、主换热器、膨胀机和分馏塔，
所述空气过滤器与所述透平压缩机连接，将原料空气中的灰尘和机械杂质去除后输送至所述透平压缩机；
所述透平压缩机与所述空气冷却塔连接，将接收到的所述空气压缩至0.63MPa后输送至所述空气冷却塔；
所述空气冷却塔分别与所述水冷却塔和所述分子筛吸附器连接，所述空气在所述空气冷却塔中与冷却水进行热交换，所述冷却水包括来自所述水冷却塔的冷冻水，热交换后的所述空气输送至所述分子筛吸附器；
所述分子筛吸附器分别与所述主换热器和所述膨胀机连接，所述分子筛吸附器除去接收到的换热后的所述空气中的水分、二氧化碳和碳氢化合物后输送至所述主换热器和所述膨胀机；
所述主换热器分别与所述膨胀机和所述分馏塔连接，来自所述分子筛吸附器的所述空气一部分在所述主换热器中达到空气液化温度后输送至所述分馏塔，另一部分输送至所述膨胀机增压后再输送至所述主换热器冷却，冷却后再输送回所述膨胀机膨胀，然后输送至所述分馏塔，所述分馏塔分离并输出液氧和氮气。
所述分子筛吸附器为卧式双床层分子筛吸附器。
所述分馏塔还与液氧蒸发器连接，将液氧输送至所述液氧蒸发器气化。
本实用新型提供的合成氨工艺深冷空分制氧系统，可以实现能源和副产品的有效利用。一方面可以有效的提高制氧的效率，降低制氧的成本，另一方面还可以有效的利用能源，有利于环境保护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型合成氨工艺深冷空分制氧系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供了一种合成氨工艺深冷空分制氧系统。图1是本实用新型合成氨工艺深冷空分制氧系统实施例的结构示意图，如图1所示，本实施例的合成氨工艺深冷空分制氧系统可以包括：空气过滤器1、透平压缩机2、空气冷却塔3、水冷却塔4、分子筛吸附器5、主换热器6、膨胀机7和分馏塔8。
空气过滤器1与透平压缩机2连接，将原料空气中的灰尘和机械杂质去除后输送至透平压缩机2。
透平压缩机2与空气冷却塔3连接，将接收到的空气压缩至0.63MPa后输送至空气冷却塔3。
空气冷却塔3分别与水冷却塔4和分子筛吸附器5连接，空气在空气冷却塔3中与冷却水进行热交换，冷却水包括来自水冷却塔4的冷冻水，热交换后的空气输送至分子筛吸附器5。
分子筛吸附器5分别与主换热器6和膨胀机7连接，分子筛吸附器5除去接收到的换热后的空气中的水分、二氧化碳和碳氢化合物后输送至主换热器6和膨胀机7。
主换热器6分别与膨胀机7和分馏塔8连接，来自分子筛吸附器5的空气一部分在主换热器6中达到空气液化温度后输送至分馏塔8，另一部分输送至膨胀机7增压后再输送至主换热器6冷却，冷却后再输送回膨胀机7膨胀，然后输送至分馏塔8，分馏塔8分离并输出液氧和氮气。
具体地，原料空气在空气过滤器1中去除了灰尘和机械杂质后，进入透平压缩机2中。借助透平压缩机2的中间冷却器进行中间冷却，可将空气压缩至约0.63MPa，然后进入空气冷却塔3中冷却。空气冷却塔3可以为直接接触式空气冷却塔，空气在空气冷却塔3中与水进行热质交换，然后进入交替使用的分子筛吸附器5。
用于冷却空气的水有两部分：一部分为循环水，由泵加压后进入空气冷却塔3的中部。另一部分称为冷冻水的则是来自循环水网，先进入水冷却塔4中，利用分馏塔8来的废气(包括污氮和富余氮气)的含水不饱和性来降低水温，而后经过水泵加压进入空气冷却塔3的顶部。
出空气冷却塔3的空气进入分子筛吸附器5，分子筛吸附器5用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物，从而获得干净而又干燥的空气。条件允许的话，可以选择两台分子筛吸附器5交替使用，即一台吸附器吸附杂质，另一台吸附器则将污氮气进行再生提高利用率。
优选地，分子筛吸附器5为卧式双床层分子筛吸附器。分子筛吸附器5可选用本领域常用的卧式双床层分子筛吸附器，从而达到较好的吸附效果。
空气经分子筛吸附器5净化后，就进入分馏阶段。进入分馏阶段的空气又分为两路：一路空气直接进入主换热器6，在主换热器6中与返流气体(氧气、氮气、污氮气)换热达到空气液化温度约-172℃。该部分空气又分为两部分，一部分进入分馏塔8底部。另一部分进入液氧蒸发器被液氧冷凝为液态(液空)，送入分馏塔8中部。而另一路去膨胀机7增压后进入主换热器6，在主换热器6内被返流气体冷却抽出进入膨胀机7膨胀，产生装置所需的大部分冷量，膨胀后的气体全部送入分馏塔8。
在分馏塔8中，空气被初步分离成氮和富氧液空，顶部氮气在冷凝蒸发器中被冷凝为液体，同时主冷的低压侧液氧被汽化。部分液氮作为分馏塔8回流液，另一部分液氮从分馏塔8顶部引出，通过过冷器被氮气和污氮气过冷后节流送入分馏塔8顶部参加精馏，分馏塔8底部的液空出分馏塔8，在过冷器中进行过冷。过冷后的液空一部分经节流进入粗氩塔顶的冷凝器，以作为粗氩塔冷凝器的冷源，汽化后回分馏塔8参加精馏，同时从底部引出部分液体回到分馏塔8，以调节冷凝器的温度及防止碳氢化合物的浓缩。另一部分直接经节流进入分馏塔8参加精馏，从分馏塔8下部抽出贫液空经过过冷节流，送入分馏塔8参加精馏。
优选地，分馏塔8还与液氧蒸发器连接，将液氧输送至液氧蒸发器气化。液氧从分馏塔8底部引出送入液氧蒸发器中，被空气加热汽化后进入主换热器，复热后出冷箱就可以送往用户。
污氮气从分馏塔8上部引出，并在过冷器及主换热器6中复热后送出分馏塔8外，作为分子筛吸附器5的再生气体。氮气从分馏塔8顶部引出，在过冷器及主换热器6中复热后出冷箱，一部分作为产品氮气送出，其余氮气进入水冷却塔4中作为冷源冷却循环水。粗氩气可从粗氩塔顶部抽出，一并送入污氮总管。
本实用新型提供的合成氨工艺深冷空分制氧系统，可以实现能源和副产品的有效利用。一方面可以有效的提高制氧的效率，降低制氧的成本，另一方面还可以有效的利用能源，有利于环境保护。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种合成氨工艺深冷空分制氧系统，包括：空气过滤器、透平压缩机、空气冷却塔、水冷却塔、分子筛吸附器、主换热器、膨胀机和分馏塔，
所述空气过滤器与所述透平压缩机连接，将原料空气中的灰尘和机械杂质去除后输送至所述透平压缩机；
所述透平压缩机与所述空气冷却塔连接，将接收到的所述空气压缩至0.63MPa后输送至所述空气冷却塔；
所述空气冷却塔分别与所述水冷却塔和所述分子筛吸附器连接，所述空气在所述空气冷却塔中与冷却水进行热交换，所述冷却水包括来自所述水冷却塔的冷冻水，热交换后的所述空气输送至所述分子筛吸附器；
所述分子筛吸附器分别与所述主换热器和所述膨胀机连接，所述分子筛吸附器除去接收到的换热后的所述空气中的水分、二氧化碳和碳氢化合物后输送至所述主换热器和所述膨胀机；
所述主换热器分别与所述膨胀机和所述分馏塔连接，来自所述分子筛吸附器的所述空气一部分在所述主换热器中达到空气液化温度后输送至所述分馏塔，另一部分输送至所述膨胀机增压后再输送至所述主换热器冷却，冷却后再输送回所述膨胀机膨胀，然后输送至所述分馏塔，所述分馏塔分离并输出液氧和氮气。
2.根据权利要求1所述的合成氨工艺深冷空分制氧系统，其特征在于，所述分子筛吸附器为卧式双床层分子筛吸附器。
3.根据权利要求1所述的合成氨工艺深冷空分制氧系统，其特征在于，所述分馏塔还与液氧蒸发器连接，将液氧输送至所述液氧蒸发器气化。
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