CN204648831U - 一种单塔内压缩制氧装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种单塔内压缩制氧装置，包括按制备高压氧气流程依次设置的主换热器I段、主换热器Ⅱ段、主冷凝蒸发器、过冷器、精馏塔和氧气压缩装置，过冷器与精馏塔的顶部相连接，主换热器I段与空气进气管道连接，氧气压缩装置与高压氧气出管连接，所述氧气压缩装置由低温液氧泵和高压绕管换热器构成，高压绕管换热器与高压氧气出管连接。本实用新型采取单级精馏塔制氧，流程配置简单，极大的降低了生产成本；采用低温液氧泵和高压绕管换热器替代外置活塞式氧气压缩机，提高了制氧设备的操作安全，避免了外置活塞式氧气压缩机维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气分离设备制造技术领域，特别涉及一种单塔内压缩制氧装置。
背景技术
空气分离制氧技术在我国已有五六十年的发展历史，现在常规的制氧设备采用的都是双塔精馏技术，主要是为了提高氧气的提取率、降低运行能耗。氧气产量越高，效果就越明显。但是针对小流量的制氧设备，效果就不是那么明显。
由于国内工业经济的快速发展，对小型制氧机的需求已经不大，但是随着国外第三发展中国家工业经济的发展，对小型制氧机的需求量却在不断扩大。但目前的制氧设备的分馏塔高度较高，其生产成本和运输成本也较高。另外，目前的制氧设置使用的是活塞式氧气压缩机，需要频繁进行维护，安全性能也不高。
实用新型内容
本实用新型提供一种单塔内压缩制氧装置，解决现有的制氧机体积大和安全性能不高的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种单塔内压缩制氧装置，包括按制备高压氧气流程依次设置的主换热器I段、主换热器Ⅱ段、主冷凝蒸发器、过冷器、精馏塔和氧气压缩装置，过冷器与精馏塔的顶部相连接，主换热器I段与空气进气管道连接，氧气压缩装置与高压氧气出管连接，所述氧气压缩装置由低温液氧泵和高压绕管换热器构成，高压绕管换热器与高压氧气出管连接。
其中，优选地，还包括气化空气截止阀，设置在空气进气管道上，空气进气管道经过气化空气截止阀后支成第一空气管道和第二空气管道，第一空气管道与所述主换热器I段连接，第二空气管道与所述高压绕管换热器连接，用于将热空气输送至所述高压绕管换热器，作为所述高压绕管换热器的热源。
其中，优选地，所述高压绕管换热器与所述主冷凝蒸发器通过管道连接，用于将从所述高压绕管换热器返回的冷空气送入所述主冷凝蒸发器。
其中，优选地，所述精馏塔为采用铝制筛板的精馏塔。
其中，优选地，还包括液空节流阀，设置在连接过冷器与精馏塔顶部的管道上。
其中，优选地，还包括污氮气处理系统，与设置在所述精馏塔顶部的污氮气管相连。
其中，优选地，所述污氮气处理系统按污氮气处理流程依次包括透平膨胀机、主换热器Ⅱ段和第一换热器。
其中，优选地，连接所述精馏塔顶部的污氮气管和所述透平膨胀机的管路还穿过主换热器Ⅱ段，用于将污氮气复热到一定的温度。
本实用新型的有益效果：
1.本实用新型采取单级精馏塔制氧，流程配置简单，极大的降低了生产成本。
2.本实用新型用低温液氧泵和高压绕管换热器替代外置活塞式氧气压缩机，提高了制氧设备的操作安全，避免了外置活塞式氧气压缩机维护成本。
3.本实用新型利用低温液氧泵增压，可以将氧气压力提高到15.0MPa以上，提高氧气的竞争优势。
4.本实用新型大大降低了分馏塔的整体高度，方便国外出口设备的集装箱整体运输，节约运输和现场安装成本。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本实用新型实施例结构示意图。
图中：1.气化空气截止阀，2.主换热器I段，3.透平膨胀机，4.主换热器Ⅱ段，5.主冷凝蒸发器，6.过冷器，7.液空节流阀，8.精馏塔，9.低温液氧泵，10.高压绕管换热器，11.第一空气管道，12.第二空气管道，13.高压氧气出管，14.污氮气管
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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做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。
如图1所示，本实施例提供一种单塔内压缩制氧装置，包括按制备高压氧气的流程依次设置的主换热器I段2、主换热器Ⅱ段4、主冷凝蒸发器5、过冷器6、精馏塔8和氧气压缩装置，过冷器6与精馏塔8的顶部相连接，精馏塔8为采用铝制筛板的精馏塔8，主换热器I段2与空气进气管道连接，氧气压缩装置与高压氧气出管13连接，氧气压缩装置由低温液氧泵9和高压绕管换热器10构成，高压绕管换热器10与高压氧气出管13连接。增压后的液氧经过高压绕管换热器10进行气化，然后送出冷箱进入充瓶系统。本实用新型利用低温液氧泵9，对液氧进行增压可以将氧气压力提高到15.0MPa以上，提高氧气的竞争优势。并且利用低温液氧泵9和高压绕管换热器10替代外置活塞式氧气压缩机，提高了制氧设备的操作安全，避免了外置活塞式氧气压缩机维护成本。采有单塔精馏，取消了常规双塔精馏制备的下塔，流程配置简单，极大的降低了生产成本。
作为本实用新型优选地技术方案，还包括气化空气截止阀1，设置在空气进气管道上，空气进气管道经过气化空气截止阀1后支成第一空气管道11和第二空气管道12，第一空气管道11与主换热器I段2连接，第二空气管道12与高压绕管换热器10连接，用于将热空气输送至高压绕管换热器10，作为高压绕管换热器10的热源。热空气作为高压绕管换热器10的热源，使能源得到充分利用，进一步降低该设备的能耗。
其中，高压绕管换热器10与主冷凝蒸发器5通过管道连接，用于将从高压绕管换热器10返回的冷空气送入主冷凝蒸发器5。
其中，还包括液空节流阀7，设置在连接过冷器6与精馏塔8顶部的管道上。设置液空节流阀7，可以调节液体空气的压力，调整进精馏塔8的空气量。
作为本实用新型优选地技术方案，还包括污氮气处理系统，与设置在精馏塔8顶部的污氮气管14相连。
其中，污氮气处理系统按污氮气处理流程依次包括透平膨胀机3、主换热器Ⅱ段4和第一换热器。此设置的目的是使污氮气复热到常温，送出冷箱后，一部分作为净化系统的再生气，其余放空。
其中，连接精馏塔8顶部的污氮气管14和透平膨胀机3的管路还穿过主换热器Ⅱ段4，用于将污氮气复热到一定的温度。
工作过程如下：
空气经过净化处理后，进入冷箱之前，先经过气化空气截止阀1分流一部分热空气去高压绕管换热器10作为热源，其余空气进入冷箱。在冷箱内，空气经过主换热器Ⅰ段和主换热器Ⅱ段4冷却到空气的露点温度后与从高压绕管换热器10返回的冷空气混合进入主冷凝蒸发器5。在主冷凝蒸发器5内空气和液氧直接换热，空气被不断地液化，同时液氧被不断地气化。空气被液化后，先经过液空过冷器6过冷，然后通过液空节流阀7节流后送入上塔顶部，作为塔顶回流液。在精馏塔8内，通过上升蒸汽和下降液空的不断精馏，最终在精馏塔8底部获得纯度为99.6％以上的液氧。从精馏塔8底部将液氧抽出后，经过低温液氧泵9加压到15.0MPa～20.0MPa，然后进入高压绕管换热器10进行气化，作为高压产品氧气直接送入充瓶系统进行氧气钢瓶灌装。从精馏塔8顶部得到污氮气，首先经过主换热器Ⅱ段4，复热到一定温度后，进入透平膨胀机3进行膨胀制冷，膨胀后的污氮气返回主换热器Ⅱ段4底部，然后经过主换热器Ⅰ段和主换热器Ⅱ段4复热到常温后，送出冷箱后，一部分作为空气净化系统的再生气，其余放空。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种单塔内压缩制氧装置，包括按制备高压氧气的流程依次设置的主换热器I段、主换热器Ⅱ段、主冷凝蒸发器、过冷器、精馏塔和氧气压缩装置，过冷器与精馏塔的顶部相连接，主换热器I段与空气进气管道连接，氧气压缩装置与高压氧气出管连接，其特征在于：所述氧气压缩装置由低温液氧泵和高压绕管换热器构成，高压绕管换热器与高压氧气出管连接。
2.根据权利要求1所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：还包括气化空气截止阀，设置在空气进气管道上，空气进气管道经过气化空气截止阀后支成第一空气管道和第二空气管道，第一空气管道与所述主换热器I段连接，第二空气管道与所述高压绕管换热器连接，用于将热空气输送至所述高压绕管换热器，作为所述高压绕管换热器的热源。
3.根据权利要求2所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：所述高压绕管换热器与所述主冷凝蒸发器通过管道连接，用于将从所述高压绕管换热器返回的冷空气送入所述主冷凝蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：所述精馏塔为采用铝制筛板的精馏塔。
5.根据权利要求1所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：还包括液空节流阀，设置在连接过冷器与精馏塔顶部的管道上。
6.根据权利要求1所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：还包括污氮气处理系统，与设置在所述精馏塔顶部的污氮气管相连。
7.根据权利要求6所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：所述污氮气处理系统按污氮气处理流程依次包括透平膨胀机、主换热器Ⅱ段和第一换热器。
8.根据权利要求7所述的一种单塔内压缩制氧装置，其特征在于：连接所述精馏塔顶部的污氮气管和所述透平膨胀机的管路还穿过主换热器Ⅱ段，用于将污氮气复热到一定的温度。
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| CN105823302A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-08-03 | 杭州杭氧股份有限公司 | 一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法 |
| TWI687633B (zh) * | 2015-10-20 | 2020-03-11 | 法商液態空氣喬治斯克勞帝方法研究開發股份有限公司 | 製氧系統及製氧方法 |
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