CN205784232U - 一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置 - Google Patents

Abstract

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，所述的空气分离装置包括空气过滤器、原料空气压缩机、空气预冷系统、分子筛纯化系统、空气增压机、氧压机，以及设置在分馏塔冷箱内的增压透平膨胀机、主换热器、过冷器、液空液氧换热器、精馏塔、主冷凝蒸发器、液氧蒸发器、液氧泵；空气增压机设置旁通管路系统，主换热器冷端高压空气和氧气通道分别设分支双换热通道，液空节流阀设旁通管路系统，液氧泵运行氧气内、外压缩流程双主工况，氧气管路设氧气内、外压缩流程双管路；本实用新型能实现有选择地运行氧气内或外压缩流程，解决因空气增压机或氧压机故障引起空分装置长期停车所造成的经济损失问题，提高空分装置运行的灵活性和可靠性。

Description

一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种能实现不同空气分离工艺流程在同一装置上实现互换的空气分离装置及方法，特别涉及一种能实现氧气内、外压缩流程互换的空气分离装置及方法，属于空气分离技术领域。

背景技术

空气分离装置，简称空分装置，是利用深度冷冻原理将空气液化，然后根据各组分沸点的不同，在精馏塔内进行精馏，最后获得氧、氮的装置。空分装置是一个大型的复杂的系统，主要由以下子系统组成：动力系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统、控制系统等。

内压缩流程或外压缩流程是指空气分离的一种工艺流程的组织方式，区别在于内压缩流程是液体增压，外压缩流程是气体增压。目前，现有的氧气外压缩流程就是从主冷凝蒸发器上部抽出氧气，经主换热器复热后出冷箱，然后经氧压机加压至所需压力作为产品的流程；氧气内压缩流程就是从主冷凝蒸发器抽出液氧，经液氧泵加压至所需压力，再与一股高压空气换热、汽化后作为产品的流程。氧气外压缩流程包括有空气过滤器、原料空气压缩机、空气预冷系统、分子筛纯化系统、增压透平膨胀机、分馏塔冷箱、氧压机。氧气内压缩流程是取消氧压机，增配空气增压机和分馏塔冷箱中的液氧泵，即用空气增压机和液氧泵取代氧气外压缩流程中的氧压机。

氧气内、外压缩流程主要的技术变化在于精馏与换热的变化，在于换热的组织形式和各种设备配套上的变化，在本实用新型之前一套氧气内压缩流程的空分装置难以运行氧气外压缩流程，反之亦然。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能实现氧气内、外压缩流程互换的空气分离装置及方法，该装置及方法既能利用液氧泵增压生产出中压产品氧气，也能生产出低压氧气经氧压机增压产出产品氧气。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，该空气分离装置包括空气过滤器、原料空气压缩机、空气预冷系统、分子筛纯化系统、空气增压机、氧压机，以及设置在分馏塔冷箱内的增压透平膨胀机、主换热器、过冷器、液空液氧换热器、精馏塔下塔、精馏塔上塔、主冷凝蒸发器、液氧蒸发器、液氧泵，各设备之间通过管道相连，其中：

A.空气过滤器与原料空气压缩机连通，原料空气压缩机与空气预冷系统连通，空气预冷系统与分子筛纯化系统连通；

B.分子筛纯化系统通过原料空气管道、管道与主换热器的第一换热通道A1和A2两通道连通，其中的第一换热通道的A2通道通过管道与精馏塔下塔底部连通；

C. 分子筛纯化系统通过原料空气管道、管道与增压透平膨胀机的增压端入口连通，增压端出口连接冷却器入口，冷却器出口通过管道与主换热器的第二换热通道A3和A4两通道连通，其中的第二换热热通道的A4通道通过管道与增压透平膨胀机的膨胀端入口连通，膨胀端出口通过管道与精馏塔上塔相连通；

D. 分子筛纯化系统通过原料空气管道、112管道与设置有V101进气阀的空气增压机连通，空气增压机出口通过设置有V102出气阀的130管道与主换热器的第三换热通道的A5和A6、A7三个通道连通，其中的第三换热通道的A6通道通过设置有V131阀门的115管道与液氧蒸发器的A8通道连通，第三换热通道的A7通道通过设置有V132阀门的116管道与115管道连通，液氧蒸发器的液空出口通过117管道与液空液氧换热器的第一换热通道的A10和A11两通道连通，其中的第一换热通道的A11通道通过设置有V135阀门的118管道与精馏塔下塔连通，同时117管道通过设置有V136阀门的119管道与118管道连通；

E.设置有V103阀门的113管道首端接入V101阀门的阀前管道，末端接入V102阀门的阀后管道，成为空气增压机的旁通管路系统；

F.主冷凝蒸发器的液氧出口通过120管道与液氧泵连通，液氧泵出口通过121管道与液空液氧换热器的第二换热通道的LO1和LO2两通道连通，其中第二换热通道的LO2通道通过122管道与液氧蒸发器连通，液氧蒸发器的氧气出口通过设置有V133阀门的123管道与主换热器的第四换热通道中GO2和GO4两通道连通，同时123管道通过设置有V134阀门的124管道与主换热器的第四换热通道中GO3和GO4两通道连通，其中第四换热通道的GO4通道通过设置有V104阀门的146管道与用户管网连通，同时146管道通过设置有V105阀门的147管道与氧压机相连通，氧压机出口与用户管网连通；

G.精馏塔下塔的富氧液空通过131管道与过冷器的第一换热通道中的LA1和LA2两通道连通，其中第一换热通道的LA2通道通过设置有V1阀门的132管道与精馏塔上塔连通；

H.精馏塔下塔的污液氮通过133管道与过冷器的第二换热通道中WN1和WN2两通道连通，其中第二换热通道的WN2通道通过设置有V2阀门的134管道与精馏塔上塔连通；

I.主冷凝蒸发器的液氮管道分支为两路，一路连通到精馏塔下塔作为下塔回流液，另一路连通到过冷器的第三换热通道中N1和N2两通道，其中第三换热通道的N2通道通过设置有V3阀门的136管道与精馏塔上塔的连通，同时136管道与设置有V8阀门且通向冷箱外的的液体产品143管道连通；

J.精馏塔上塔的氮气出口通过137管道连通到过冷器的氮气入口，过冷器的氮气出口通过138管道连通到主换热器的氮气入口，主换热器的氮气出口通过145管道连通氮气产品管线；

K.精馏塔上塔的污氮气出口通过139管道连通到过冷器的污氮气入口，过冷器的污氮气出口通过140管道连通到主换热器的污氮气入口，主换热器的污氮气出口通过144管道连通分子筛纯化系统；

L. 141管道首端连通到120管道，末端连通到过冷器的第四换热通道中LO4和LO5两通道，其中第四换热通道的LO5通道与设置有V7阀门且通向冷箱外的液体产品142管道连通；

M.液氧蒸发器的底部接通设置有V4阀门且通向冷箱外的管道；

N.在V134阀门与主换热器的G03通道之间的管道低点，通过设置有V5阀门的125管道与主冷凝蒸发器上部相连通；

O.氧气放空管路连接146管道与氧气放空消声器，氮气放空管路连接145管道与氮气放空消声器。

作为优选：主换热器的第三换热通道中A5、A6、A7三个通道是相连通的，并组成A5、A6 和A5 、A7分支换热通道；

所述主换热器的第四换热通道中三个GO2、GO3、GO4通道是相连通的，并组成GO2、GO4 和GO3 、GO4分支换热通道。

一种利用所述的能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置的空气分离方法，该空气分离方法是：

1) 在实现氧气内压缩流程时，关闭V103手动阀门，开启V101、V102手动阀门，关闭V132、V134、V136手动阀门，开启V131、V133手动阀门，关闭V105调节阀，V104、V135、V5调节阀处于工作状态，同时空气增压机的运行信号参与空分装置的大联锁控制，液氧泵进出口压差参与液氧泵的联锁控制，原料空气经空气过滤器除去灰尘和机械杂质，然后经原料空气压缩机压缩至0.515 MPa G后去空气预冷系统预冷并得到清洗，然后经分子筛纯化系统去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔等对空分运行有害物质，然后经净化后的低压原料空气分二路：一路去空气增压机，增压至2.8MPa G冷却后进入主换热器，被返流气体冷却后从主换热器的A6通道抽出，经过V131阀门后进入液氧蒸发器，被液化后的液空进入液空液氧换热器回收冷量，然后经V135高压液空节流阀节流后进下塔；另一路再分成二股，一股空气去增压透平膨胀机增压端增压至0.715MPa G后进入主换热器,被返流气体冷却至-135℃时从A4抽出进入增压透平膨胀机膨胀端膨胀制冷，膨胀后的空气进入上塔；剩余一股空气直接去主换热器，在主换热器中与返流气体换热达到接近空气液化温度约-173℃后进入下塔；

从主冷凝蒸发器底部抽取的液氧，一部分经过冷器过冷后再经阀门V7去液氧贮槽，剩余液氧经过液氧泵加压至1.45MPa(G)后，进入液空液氧换热器吸收热量，再进入液氧蒸发器蒸发，蒸发后约-148.3℃、1.23MPa G的氧气经过V133阀门从G02通道进入主换热器，复热后约34.9℃、1.2MPa G出冷箱，然后经过V104调节阀去氧产品管线作为氧气产品；

2) 在实现氧气外压缩流程时，关闭V101、V102手动阀门，开启V103手动阀门，关闭V131、V133手动阀门，开启V132、V134手动阀门，微开V136手动阀门，关闭V5、V104调节阀，V105、V135调节阀处于工作状态，同时取消空气增压机的运行信号参与空分装置的大联锁控制，取消液氧泵进出口压差参与液氧泵的联锁控制，原料空气经空气过滤器除去灰尘和机械杂质，然后经原料空气压缩机压缩至0.538MPa G后去空气预冷系统预冷并得到清洗，然后经分子筛纯化系统去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔等对空分运行有害物质，然后经净化后的低压原料空气分二路：一路经空气增压机的113旁通管道、V103阀门后进入主换热器，被返流气体冷却后从主换热器的A7通道抽出，经过V132阀门后进入液氧蒸发器，被液化后的液空进入液空液空换热器和V135阀门，或进入V136阀门，最后都进入下塔；另一路再分成二股，一股空气去增压透平膨胀机增压端增压至0.695MPa G后进入主换热器,被返流气体冷却至-135℃时从A4通道抽出进入增压透平膨胀机膨胀端膨胀制冷，膨胀后的空气进入上塔；剩余一股空气直接去主换热器，在主换热器中与返流气体换热达到接近空气液化温度约-171.3℃后进入下塔；

从主冷凝蒸发器底部抽取的液氧，一部分经过冷器过冷后再经V7阀门去液氧贮槽，剩余液氧经过液氧泵加压至0.3MPa G后，进入液空液氧换热器，再进入液氧蒸发器蒸发，蒸发后约-175.8℃、0.103MPa G的氧气经过V134阀门从G03通道进入主换热器，复热后约25.3℃、0.045MPa G出冷箱，然后经过V105调节阀去氧压机，压缩到设定压力后去用户管网。

作为优选：所述空气增压机在实现氧气内压缩流程时，V101、V102阀门打开，V103阀门关闭，出口压力为中压（2.5MPa G至3.0MPa G），而在实现氧气外压缩流程时，空气增压机停止运行，V101、V102阀门关闭，V103阀门打开；

所述主换热器的第三换热通道中A5、A6分支通道与其第四换热通道的G02、G04分支通道组合，实现氧气内压缩流程；

所述主换热器的第三换热通道中A5、A7分支通道与其第四换热通道的G03、G04分支通道组合，实现氧气外压缩流程。

作为优选：所述主换热器在实现氧气内压缩流程时，关闭的V134阀门隔断了氧气在GO3通道的流通，为避免氧气在主换热器中GO3通道液化以及液化后的液氧在V134阀前的管道低点积聚，可调节V5阀门使少量氧气或液氧通过125管道进入主冷凝蒸发器上部。

作为优选：所述液氧泵能实现两个主工况，两个主工况泵的流量相同，泵出口压力分别是中压（1.3MPa G至1.7MPa G）和低压（0.2MPa G 至0.4MPa G），从而实现两个压力的切换；

所述氧气外压缩流程利用液氧泵能运行两个主工况的优势，液氧可从主冷凝蒸发器流通低速运行的液氧泵到液氧蒸发器，不必另设置主冷凝蒸发器连通到液氧蒸发器的管路及阀门。

作为优选：所述液氧泵在实现氧气内压缩流程时，泵进出口压差低联锁值为中压值，即压差低于中压设定值时将联锁停泵，而在实现氧气外压缩流程时，泵进出口压差低联锁控制被取消。

本实用新型所述液空液氧换热器在实现氧气内压缩流程时，V136阀门关闭，其第一换热通道中的A10和A11通道流通全量液空，而在实现氧气外压缩流程时，需微开V136阀门辅助流通部分液空；

所述空气增压机在实现氧气内压缩流程时，其运行信号发送到空分装置的大联锁控制，如出现故障将会联锁控制整个空分装置停车，而在实现氧气外压缩流程时，其停车信号到空分装置大联锁控制的输送被断开，对空分装置的运行无影响。

本实用新型的有益技术效果是：氧气内、外压缩流程互换的空气分离装置及方法可以实现有选择地运行氧气内压缩流程或氧气外压缩流程，解决因空气增压机或氧压机故障引起空分装置长期停车所造成的经济损失问题，提高空分装置运行的灵活性和可靠性，同时还可以实现主换热器换热通道的二次利用以及液氧泵双主工况的优势利用，提高氧气外压缩流程的低压氧气进氧压机的压力。

附图说明

图1是本实用新型的空气分离流程简图。

图1中：101.空气过滤器，102.原料空气压缩机，103.空气预冷系统，104.分子筛纯化系统，105.增压透平膨胀机，106.空气增压机，107.分馏塔冷箱，108.氧压机；

E1.主换热器，E2.过冷器，E3.液空液氧换热器，K1.主冷凝蒸发器，K2.液氧蒸发器，OP1.液氧泵，C1.下塔，C2.上塔，SL1氧气消声器，SL2氮气消声器；

V101.增压机进气切断阀，V102.增压机出气切断阀，V103.空气增压机旁通管道阀， V104.中压产品氧气阀，V105.低压氧气阀；V131.高压空气中出主换热器阀，V132.低压空气底出主换热器阀，V133.中压氧气中进主换热器阀，V134.低压氧气底进主换热器阀，V135.高压液空节流阀，V136.节流阀旁通阀； V1.富氧液空进上塔阀，V2.污液氮进上塔阀，V3.液氮进上塔阀，V4.液氧蒸发器液氮安全排放阀，V5.主换热器底部液氧或氧气回冷凝蒸发器阀，V7.液氧产品阀，V8.液氮产品阀。

具体实施方式

在图1中，一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，包括空气过滤器101、原料空气压缩机102、空气预冷系统103、分子筛纯化系统104、空气增压机106、氧压机108，以及设置在分馏塔冷箱107内的增压透平膨胀机105、主换热器E1、过冷器E2、液空液氧换热器E3、精馏塔下塔C1、精馏塔上塔C2、主冷凝蒸发器K1、液氧蒸发器K2、液氧泵OP1，各设备之间通过管道相连，其中：

A.空气过滤器101与原料空气压缩机102连通，原料空气压缩机102与空气预冷系统103连通，空气预冷系统103与分子筛纯化系统104连通；

B.分子筛纯化系统104通过原料空气管道110、111管道与主换热器E1的第一换热通道中A1和A2两通道连通，A2通道通过126管道与精馏塔下塔C1底部连通；

C. 分子筛纯化系统104通过原料空气管道110、管道114与增压透平膨胀机105的增压端入口连通，增压端出口连接冷却器入口，冷却器出口通过127管道与主换热器E1的第二换热通道中A3和A4两通道连通，A4通道通过128管道与增压透平膨胀机105的膨胀端入口连通，膨胀端出口通过129管道与精馏塔上塔C2相连通；

D. 分子筛纯化系统104通过原料空气管道110、112管道与设置有V101进气阀的空气增压机106连通，空气增压机106出口通过设置有V102出气阀的130管道与主换热器E1的第三换热通道中A5和A6、A7三个通道连通，A6通道通过设置有V131阀门的115管道与液氧蒸发器K2的A8通道连通，A7通道通过设置有V132阀门的116管道与115管道连通，液氧蒸发器K2的液空出口A9通过117管道与液空液氧换热器E3的第一换热通道中A10和A11两通道连通，A11通道通过设置有V135阀门的118管道与精馏塔下塔C1连通，同时117管道通过设置有V136阀门的119管道与118管道连通；

E.设置有V103阀门的113管道首端接入V101阀门的阀前管道，末端接入V102阀门的阀后管道，成为空气增压机106的旁通管路系统；

F.主冷凝蒸发器K1的液氧出口通过120管道与液氧泵OP1连通，液氧泵出口通过121管道与液空液氧换热器E3的第二换热通道中LO1和LO2两通道连通，LO2通道通过122管道与液氧蒸发器K2连通，液氧蒸发器K2的氧气出口GO1通过设置有V133阀门的123管道与主换热器E1的第四换热通道中GO2和GO4两通道连通，同时123管道通过设置有V134阀门的124管道与主换热器E1的第四换热通道中GO3和GO4两通道连通，GO4通道通过设置有V104阀门的146管道与用户管网连通，同时146管道通过设置有V105阀门的147管道与氧压机108相连通，氧压机108出口与用户管网连通；

G.精馏塔下塔C1的富氧液空通过131管道与过冷器E2的第一换热通道中LA1和LA2两通道连通，LA2通道通过设置有V1阀门的132管道与精馏塔上塔C2连通；

H.精馏塔下塔C1的污液氮通过133管道与过冷器E2的第二换热通道中WN1和WN2两通道连通，WN2通道通过设置有V2阀门的134管道与精馏塔上塔C2连通；

I.主冷凝蒸发器K1的液氮管道135分支为两路，一路连通到精馏塔下塔C1作为下塔回流液，另一路连通到过冷器E2的第三换热通道中N1和N2通道，N2通道通过设置有V3阀门的136管道与精馏塔上塔C2的连通，同时136管道与设置有V8阀门且通向冷箱外的的液体产品143管道连通；

J.精馏塔上塔C2的氮气出口通过137管道连通到过冷器E2的氮气入口，过冷器E2的氮气出口通过138管道连通到主换热器E1的氮气入口，主换热器E1的氮气出口通过145管道连通氮气产品管线；

K.精馏塔上塔C2的污氮气出口通过139管道连通到过冷器E2的污氮气入口，过冷器E2的污氮气出口通过140管道连通到主换热器E1的污氮气入口，主换热器E1的污氮气出口通过144管道连通分子筛纯化系统104；

L. 141管道首端连通到120管道，末端连通到过冷器E2的第四换热通道中LO4和LO5两通道，LO5通道与设置有V7阀门且通向冷箱外的液体产品142管道连通；

M.液氧蒸发器K2的底部接通设置有V4阀门且通向冷箱外的管道；

N.在V134阀门与主换热器E1的G03通道之间的管道低点，通过设置有V5阀门的125管道与主冷凝蒸发器K1上部相连通；

O.氧气放空管路148连接146管道与氧气放空消声器SL1，氮气放空管路149连接145管道与氮气放空消声器SL2。

所述主换热器E1的第三换热通道中A5、A6、A7三个通道是相连通的，可组成A5、A6和A5 、A7分支双换热通道；

所述主换热器（E1）的第四换热通道中GO2、GO3、GO4三个通道是相连通的，可组成GO2、GO4 和GO3 、GO4分支双换热通道；

本实用新型利用上述空分装置实现氧气内外压缩流程互换的空气分离方法如下：

1) 在实现氧气内压缩流程时，关闭V103手动阀门，开启V101、V102手动阀门，关闭V132、V134、V136手动阀门，开启V131、V133手动阀门，关闭V105调节阀，V104、V135、V5调节阀处于工作状态，同时空气增压机106的运行信号参与空分装置的大联锁控制，液氧泵OP1进出口压差参与液氧泵OP1的联锁控制，原料空气经空气过滤器101除去灰尘和机械杂质，然后经原料空气压缩机102压缩至0.515 MPa G后去空气预冷系统103预冷并得到清洗，然后经分子筛纯化系统104去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔等对空分运行有害物质，然后经净化后的低压原料空气分二路：一路去空气增压机106，增压至2.8MPa G冷却后进入主换热器E1，被返流气体冷却后从主换热器E1的A6通道抽出，经过V131阀门后进入液氧蒸发器K2，被液化后的液空进入液空液氧换热器E3回收冷量，然后经V135高压液空节流阀节流后进下塔C1；另一路再分成二股，一股空气去增压透平膨胀机105增压端增压至0.715MPa G后进入主换热器E1,被返流气体冷却至-135℃时从A4抽出进入增压透平膨胀机105膨胀端膨胀制冷，膨胀后的空气进入上塔C2；剩余一股空气直接去主换热器E1，在主换热器E1中与返流气体换热达到接近空气液化温度约-173℃后进入下塔C1；

从主冷凝蒸发器K1底部抽取的液氧，一部分经过冷器E2过冷后再经V7阀门去液氧贮槽，剩余液氧经过液氧泵OP1加压至1.45MPa(G)后，进入液空液氧换热器E3吸收热量，再进入液氧蒸发器K2蒸发，蒸发后约-148.3℃、1.23MPa G的氧气经过V133阀门从G02通道进入主换热器E1，复热后约34.9℃、1.2MPa G出冷箱，然后经过V104调节阀去氧产品管线作为氧气产品；

液氧蒸发器K2底部抽取的液氧经过V4阀门出冷箱作为液氧安全排放；

产品液氮在V3阀后的管道上抽出，经过V8阀门排出冷箱去贮槽；

精馏塔上塔C2顶部抽取的低压氮气经过过冷器E2、主换热器E1复热后约34.9℃、0.015MPa G出冷箱作为产品氮气；

2) 在实现氧气外压缩流程时，关闭V101、V102手动阀门，开启V103手动阀门，关闭V131、V133手动阀门,开启V132、V134手动阀门，微开V136手动阀门，关闭V5、V104调节阀，V105、V135调节阀处于工作状态，同时取消空气增压机106的运行信号参与空分装置的大联锁控制，取消液氧泵OP1进出口压差参与液氧泵OP1的联锁控制，原料空气经空气过滤器101除去灰尘和机械杂质，然后经原料空气压缩机102压缩至0.538MPa G后去空气预冷系统103预冷并得到清洗，然后经分子筛纯化系统104去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔等对空分运行有害物质，然后经净化后的低压原料空气分二路：一路经空气增压机106的113旁通管道、V103阀门后进入主换热器E1，被返流气体冷却后从主换热器E1的A7通道抽出，经过V132阀门后进入液氧蒸发器K2，被液化后的液空进入液空液空换热器和V135阀门，或进入V136阀门，最后都进入下塔C1；另一路再分成二股，一股空气去增压透平膨胀机105增压端增压至0.695MPa G后进入主换热器E1,被返流气体冷却至-135℃时从A4通道抽出进入增压透平膨胀机105膨胀端膨胀制冷，膨胀后的空气进入上塔C2；剩余一股空气直接去主换热器E1，在主换热器E1中与返流气体换热达到接近空气液化温度约-171.3℃后进入下塔C1；

从主冷凝蒸发器K1底部抽取的液氧，一部分经过冷器E2过冷后再经V7阀门去液氧贮槽，剩余液氧经过液氧泵OP1加压至0.3MPa G后，进入液空液氧换热器E3，再进入液氧蒸发器K2蒸发，蒸发后约-175.8℃、0.103MPa G的氧气经过V134阀门从G03通道进入主换热器E1，复热后约25.3℃、0.045MPa G出冷箱，然后经过V105调节阀去氧压机108，压缩到设定压力后去用户管网；

液氧蒸发器K2底部抽取的液氧经过V4阀门出冷箱作为液氧安全排放；

产品液氮从V3阀后的管道抽出，经过V8阀门排出冷箱去贮槽；

精馏塔上塔C2顶部抽取的低压氮气经过过冷器E2、主换热器E1复热后约25.3℃、0.022MPa G出冷箱作为产品氮气；

所述空气增压机106在实现氧气内压缩流程时，V101、V102阀门打开，V103阀门关闭，出口压力约为2.8MPa G，而在实现氧气外压缩流程时，空气增压机106停止运行，V101、V102阀门关闭，V103阀门打开；

所述主换热器E1的第三换热通道分支A5、A6通道与其第四换热通道分支G02、G04通道组合，实现氧气内压缩流程；

所述主换热器E1的第三换热通道中A5、A7分支通道与其第四换热通道中G03、G04分支通道组合，实现氧气外压缩流程；

所述主换热器E1在实现氧气内压缩流程时，关闭的V134阀门隔断了氧气在GO3通道的流通，为避免氧气在主换热器E1的GO3通道液化以及液化后的液氧在V134阀前的管道低点积聚，可调节V5阀门使少量氧气或液氧通过125管道进入主冷凝蒸发器K1上部；

所述液氧泵OP1能实现两个主工况，两个主工况泵的流量相同，泵出口压力分别是1.45MPa G和0.3MPa G，从而实现两个压力的切换；

所述氧气外压缩流程利用液氧泵OP1能运行两个主工况的优势，液氧可从主冷凝蒸发器K1流通低速运行的液氧泵OP1到液氧蒸发器K2，不必另设置主冷凝蒸发器K1连通到液氧蒸发器K2的管路及阀门；

所述液氧泵OP1在实现氧气内压缩流程时，泵进出口压差低联锁值为中压值，即压差低于1MPa将联锁停泵，而在实现氧气外压缩流程时，泵进出口压差低联锁控制被取消；

所述液空液氧换热器E3在实现氧气内压缩流程时，V136阀门关闭，其第一换热通道A10和A11两通道流通全量液空，而在实现氧气外压缩流程时，需微开V136阀门辅助流通部分液空；

所述空气增压机106在实现氧气内压缩流程时，其运行信号发送到空分装置的大联锁控制，如其出现故障将会联锁控制整个空分装置停车，而在实现氧气外压缩流程时，其停车信号到空分装置大联锁控制的输送被断开，对空分装置的运行无影响。

一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离方法，在实现氧气外压缩流程时，部分原料低压空气经过空气增压机106的113旁通管道进入原高压空气管道130，再进入主换热器E1的高压空气换热通道中的A5-A7通道，原料低压空气的这种“借道”使主换热器E1的高压空气通道得到二次利用，保证了换热效率，同时使主换热器的体积变小。

一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离方法，在实现氧气外压缩流程时，利用液氧泵OP1能运行两个主工况的优势，不必另设置主冷凝蒸发器K1连通到液氧蒸发器K2的管路及阀门，液氧依旧流通液氧泵流路，并提高了低压氧气进氧压机108的压力。

Claims (2)

1.一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，该空气分离装置包括空气过滤器（101）、原料空气压缩机（102）、空气预冷系统（103）、分子筛纯化系统（104）、空气增压机（106）、氧压机（108），以及设置在分馏塔冷箱（107）内的增压透平膨胀机（105）、主换热器（E1）、过冷器（E2）、液空液氧换热器（E3）、精馏塔下塔（C1）、精馏塔上塔（C2）、主冷凝蒸发器（K1）、液氧蒸发器（K2）、液氧泵（OP1），各设备之间通过管道相连，其特征在于：

A.空气过滤器（101）与原料空气压缩机（102）连通，原料空气压缩机（102）与空气预冷系统（103）连通，空气预冷系统（103）与分子筛纯化系统（104）连通；

B.分子筛纯化系统（104）通过原料空气管道（110）、111管道与主换热器（E1）的第一换热通道中A1和A2通道连通，其中的第一换热通道（A2）通过126管道与精馏塔下塔（C1）底部连通；

C. 分子筛纯化系统（104）通过原料空气管道（110）、114管道与增压透平膨胀机（105）的增压端入口连通，增压端出口连接冷却器入口，冷却器出口通过127管道与主换热器（E1）的第二换热通道中A3和A4通道连通，其中第二环保热通道中的A4通道通过128管道与增压透平膨胀机（105）的膨胀端入口连通，膨胀端出口通过129管道与精馏塔上塔（C2）相连通；

D. 分子筛纯化系统（104）通过原料空气管道（110）、112管道与设置有V101进气阀的空气增压机（106）连通，空气增压机（106）出口通过设置有V102出气阀的130管道与主换热器（E1）的第三换热通道中A5和A6、A7三个通道连通，其中第三换热通道的A6通道通过设置有V131阀门的115管道与液氧蒸发器（K2）的A8通道连通，第三换热通道中的A7通道通过设置有V132阀门的116管道与115管道连通，液氧蒸发器（K2）的液空出口（A9）通过117管道与液空液氧换热器（E3）的第一换热通道中A10和A11两通道连通，其中第一换热通道的A11通道通过设置有V135阀门的118管道与精馏塔下塔（C1）连通，同时117管道通过设置有V136阀门的119管道与118管道连通；

E.设置有V103阀门的113管道首端接入V101阀门的阀前管道，末端接入V102阀门的阀后管道，成为空气增压机（106）的旁通管路系统；

F.主冷凝蒸发器（K1）的液氧出口通过120管道与液氧泵（OP1）连通，液氧泵出口通过121管道与液空液氧换热器（E3）的第二换热通道中LO1和LO2两通道连通，其中第二换热通道的LO2通道通过122管道与液氧蒸发器（K2）连通，液氧蒸发器（K2）的氧气出口（GO1）通过设置有V133阀门的123管道与主换热器（E1）的第四换热通道中GO2和GO4两通道连通，同时123管道通过设置有V134阀门的124管道与主换热器（E1）的第四换热通道中GO3和GO4两通道连通，其中第四换热通道的GO4通道通过设置有V104阀门的146管道与用户管网连通，同时146管道通过设置有V105阀门的147管道与氧压机（108）相连通，氧压机（108）出口与用户管网连通；

G.精馏塔下塔（C1）的富氧液空通过131管道与过冷器（E2）的第一换热通道中LA1和LA2两通道连通，其中第一换热通道的LA2通道通过设置有V1阀门的132管道与精馏塔上塔（C2）连通；

H.精馏塔下塔（C1）的污液氮通过133管道与过冷器（E2）的第二换热通道中WN1和WN2两通道连通，其中第二换热通道的WN2通道通过设置有V2阀门的134管道与精馏塔上塔（C2）连通；

I.主冷凝蒸发器（K1）的液氮管道（135）分支为两路，一路连通到精馏塔下塔（C1）作为下塔回流液，另一路连通到过冷器（E2）的第三换热通道中N1和N2两通道，其中第三换热通道的N2通道通过设置有V3阀门的136管道与精馏塔上塔（C2）的连通，同时136管道与设置有V8阀门且通向冷箱外的液体产品143管道连通；

J.精馏塔上塔（C2）的氮气出口通过137管道连通到过冷器（E2）的氮气入口，过冷器（E2）的氮气出口通过138管道连通到主换热器（E1）的氮气入口，主换热器（E1）的氮气出口通过145管道连通氮气产品管线；

K.精馏塔上塔（C2）的污氮气出口通过139管道连通到过冷器（E2）的污氮气入口，过冷器（E2）的污氮气出口通过140管道连通到主换热器（E1）的污氮气入口，主换热器（E1）的污氮气出口通过144管道连通分子筛纯化系统（104）；

L. 141管道首端连通到120管道，末端连通到过冷器（E2）的第四换热通道中LO4和LO5两通道，其中第四换热通道LO5通道与设置有V7阀门且通向冷箱外的液体产品142管道连通；

M.液氧蒸发器（K2）的底部接通设置有V4阀门且通向冷箱外的管道；

N.在V134阀门与主换热器（E1）的G03通道之间的管道低点，通过设置有V5阀门的125管道与主冷凝蒸发器（K1）上部相连通；

O.氧气放空管路（148）连接146管道与氧气放空消声器（SL1），氮气放空管路（149）连接145管道与氮气放空消声器（SL2）。

2.根据权利要求1所述的能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，其特征是所述主换热器（E1）的第三换热通道中A5、A6、A7三个通道是相连通的，并组成A5、A6 和A5 、A7分支换热通道；

所述主换热器（E1）的第四换热通道中GO2、GO3、GO4三个通道是相连通的，并组成GO2、GO4 和GO3 、GO4分支换热通道。