CN208983737U - 一种增加空气分离系统液体产品能力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，仅需在主换热器中增设中压氧放热通道和中压氮放热通道、中压高纯氩中的至少一种，更进一步在过冷器中增设相应的中压液氧放热通道、中压液氮放热通道、高纯液氩放热通道，通过中压氧、氮、氩的较高液化温度，充分吸收换热器的低温端冷量，从而达到增大中压氧、氮、氩的液化能力。本实用新型采用增设通道方式，减少空气压缩机的放空、氧氮压缩机的放空或回流，将这部分额外的损失功耗转变为液体产品，加速贮存或作为产品外销，提高经济效益。投资成本低，工况调节灵活，经济效益显著，尤其适用于液体市场较好的工厂。

Description

一种增加空气分离系统液体产品能力的装置

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，特别涉及一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，也可通过净化后的高纯气体获得高纯度的液体产品。

背景技术

空气分离设备就是将空气液化、精馏、最终分离成为氧、氮和其他有用气体的气体分离设备，简称空气分离设备。它的最低工作温度为77K。19世纪末空气仍被称为“永久气体”，后来人们发现在深低温下空气也能液化，并因氧、氮沸点不同，可以从液化空气中分离出氧气和氮气。第一台商品化的制氧机于1903年制成，它最初只是用于金属的气焊和切割。氮肥工业需要氮气，制氧机发展到能同时生产氧气和氮气，改称空气分离设备。

空气分离的产品氧氮氩可在低温下液化，标准状态下1立方液氧汽化后折合800标方气氧；1立方液氮汽化后折合643标方气氮；1立方液氩汽化后折合780标方气氩；若以液体方式存在，便于远距离运输，也方便低温下贮槽作为后备紧急补充。但常规氧氮外压缩空气分离系统的产液能力有限，制冷膨胀量加大导致膨胀前温度降低，膨胀机效率降低，冷量溢出增大，液化能力有限，不利于工况调节，导致原料空气压缩机部分气体放散或产品压缩机回流或放空，造成能源浪费。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供了一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，解决了常规氧氮外压缩空气分离系统的产液能力有限，不利于工况调节，导致原料空气压缩机部分气体放散、产品压缩机回流或放散，造成能源浪费的问题；大大提高了空分系统的经济性；还可副产高纯液氧、高纯液氮、高纯液氩产品。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，包括管网中压氧管道、管网中压氮管道、主换热器、压力塔、膨胀机、主冷凝蒸发器凝蒸发器，主换热器设有中压氧放热通道和中压氮放热通道中的至少一种，中压氧放热通道的入口与管网中压氧管道连接，中压氮放热通道的入口与管网中压氮管道连接。主换热器连接膨胀机。

进一步的，所述中压氮放热通道的出口与压力塔的入口连接。

所述中压氧放热通道的出口与主冷凝蒸发器的氧入口连接。

过冷器设有液氮过冷通道和液氧过冷通道中的至少一种。

进一步的，过冷器设置有中压液氮放热通道、中压液氧放热通道的至少一种。

所述主换热器中压氮放热通道的出口与过冷器中压液氮放热通道入口连接。

所述主换热器中压氧放热通道的出口与中压液氧放热通道入口连接。

进一步的，还包括低压塔，所述低压塔入口与过冷器出口连接。

本方案通过在空气分离的主换热器设置中压氧放热通道和中压氮放热通道中的至少一种，来自管网中压氧管道、管网中压氮通道的中压氧或中压氮，经主换热器中压氧放热通道和中压氮放热通道过冷，变成中压液氧、中压液氮。

中压液氮可直接去压力塔，中压液氧可节流去主冷凝蒸发器。压力塔液氮去过冷器过冷后，抽出部分作为产品。从主冷凝蒸发器抽出液氧或过冷后作为产品。

也可以在过冷器中设置中压氧、氮通道，进一步过冷后作为液氧液氮送出冷箱去贮槽。

若主换热器设置中压高纯氩放热通道，其入口连接净化处理的中压高纯氩管道，过冷器设置中压液氩放热通道入口连接主换热器的高纯氩放热通道的出口，可获得高纯度的液氩产品。

本实用发明的有益效果是：仅需在主换热器中增设中压氧放热通道和中压氮放热通道中的至少一种、更进一步过冷器中增设中压液氧放热通道和中压液氮放热通道，通过中压氧、氮的高液化温度，充分吸收换热器的低温端冷量，避免膨胀机的制冷量增大，膨胀机的入口温度下降过多，膨胀机的效率下降(增压制动，也会导致增压端效率下降)，制冷能力下降，换热器冷量的溢出，从而达到增大中压氧、氮的液化能力。增设通道方式，成本低，特别对于氧氮外压缩空气分离，减少原料空气压缩机的放空、氧氮产品压缩机的放空或回流，将这部分额外的损失功耗转变为液体产品。

过冷器设置中压液体放热通道虽然不能实现安全排放下的全部转换，可适当减轻主换热器的负荷；但若中压氧、氮、氩为经净化后的中压高纯氧、中压高纯氮、中压高纯氩，则可获得高纯液氧、高纯液氮、高纯液氩。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，改进成本较低，对于氧氮外压缩空气分离，减少空气压缩机的放空、氧氮压缩机的放空或回流，将这部分额外的损失功耗转变为液体产品，增加了液氧液氮产品的能力，提高了经济性，也可快速贮存低温液体；经净化处理的中压高纯气体通过本实用新型获得高纯度液体产品。

2.本实用新型一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，具有多种改进方法，用户可根据需求选择合适的实施方案。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实施例1提供的增加空气分离系统液体产品能力的方法的结构示意图；

图2是本实施例2提供的增加空气分离系统液体产品产品能力的方法的结构示意图；

图3是本实施例3提供的增加空气分离系统液体产品产品能力的方法的结构示意图；

图4是本实施例4提供的增加空气分离系统液体产品产品能力的方法的结构示意图；

图5是本实施例5提供的增加空气分离系统液氮产品能力的方法的结构示意图；

图6是本实施例6提供的增加空气分离系统液氮产品能力的方法的结构示意图；

图中，MGN-中压氮，MLN-中压液氮，LN-液氮，MGO-中压氧，MLO-中压液氧，LO- 液氧。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图6对本实用新型作详细说明。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，包括管网中压氧管道、主换热器、膨胀机、压力塔、主冷凝蒸发器和过冷器，其中主换热器设有中压氧放热通道，中压氧放热通道的入口与管网中压氧管道连接。

所述中压氧放热通道的出口与主冷凝蒸发器的氧入口连接。

过冷器设有液氮过冷通道和液氧过冷通道中。

来自管网的中压氧气在主换热器中液化过冷，中压液氧节流进入主冷凝蒸发器；主冷凝蒸发器中抽出部分液氧作为液氧产品，主冷凝蒸发器中抽出液氮经过冷器过冷后抽出部分作为液氮产品。

这种方式适宜于增加液氧产能或高纯液氧。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，进一步的，过冷器设置有中压液氧放热通道。

其中主换热器设有中压氧放热通道，中压氧放热通道的入口与管网中压氧管道连接。

主换热器中压氧放热通道的出口与过冷器的中压液氧放热通道的入口连接。

过冷器设有液氮过冷通道和液氧过冷通道中。

来自管网的中压氧气在主换热器中液化过冷，中压液氧进入过冷器过冷，作为部分液氧产品；主冷凝蒸发器中抽出部分液氧作为液氧产品，主冷凝蒸发器中抽出液氮经过冷器过冷后抽出部分作为液氮产品。

这种方式适宜于增加液氮产能或高纯液氮。

实施例3

如图3所示，本实施例提供了一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，包括管网中压氧管道、管网中压氮管道、主换热器、膨胀机、压力塔、主冷和过冷器，其中主换热器设有中压氧放热通道和中压氮放热通道，中压氮放热通道的入口与管网中压氮管道连接，中压氧放热通道的入口与管网中压氧管道连接。

进一步的，所述中压氮放热通道的出口与压力塔的入口连接。

所述中压氧放热通道的出口与主冷的氧入口连接。

过冷器设有液氮过冷通道和液氧过冷通道中。

来自管网的中压氧气、中压氮气在主换热器中液化过冷，中压液氧节流进入主冷，中压液氮节流进入压力塔；主冷中抽出部分液氧作为液氧产品，液氮经过冷器过冷后抽出部分作为液氮产品。

这种比较灵活，液体产品可在保证前提下，相互转换。

实施例4

如图4所示，本实施例与实施例3的区别在于，进一步的，过冷器设置有中压液氧放热通道、中压液氮放热通道。

所述中压氮放热通道的出口与中压液氮放热通道入口连接。

所述中压氧放热通道的出口与中压液氧放热通道入口连接。

过冷器设有液氮过冷通道和液氧过冷通道中。

进一步的，还包括低压塔，所述低压塔入口与过冷器出口连接。

主换热器获得的中压液氧、中压液氮经过冷器过冷后作为液氧、液氮产品。

这种适宜于获得高纯度液体产品或对某种特定产品液体需求量大。

实施例5

如图5所示，本实施例与实施例4的区别在于：过冷器不设置中压液氮放热通道。主换热器的中压氮放热通道与压力塔连接

主换热器获得的中压液氮节流进入压力塔，主冷凝蒸发器的液氮经过冷器冷却后部分作为液氮产品。

这种方式适宜于无需考虑高纯液氮产品。

实施例6

如图6所示，本实施例与实施例4的区别在于：过冷器不设置中压液氧放热通道。主换热器的中压氧放热通道与主冷凝蒸发器凝蒸发器连接。

主换热器获得的中压液氧节流进入主冷凝蒸发器凝蒸发器，主冷凝蒸发器凝蒸发器的液氮经过冷器冷却后部分作为液氧产品。

这种方式适宜于无需考虑高纯液氧产品。

实施例7

本实施例提供了一种增加空气分离系统液氮产品能力的装置，包括管网中压氮管道、主换热器、膨胀机、压力塔、主冷凝蒸发器和过冷器，其中主换热器设有中压氮放热通道，过冷器中设有中压液氮放热通道。主换热器中压氮放热通道的入口与管网中压氮管道连接，过冷器中压液氮放热通道的入口与主换热器中压氮放热通道的出口连接。

过冷器设有压力液氮过冷通道。

来自管网的中压氮在主换热器中液化过冷，中压液氮再经过冷器过冷作为液氮产品；主冷凝蒸发器凝蒸发器中部分液氮经过冷器过冷也作为液氮产品。

该实施例主要用于高纯氮系统，可进一步获得高纯度的液氮产品。

实施例8

本实施例基本同实施例7，与实施例7的区别在于，过冷器不设中压液氮放热通道；主换热器中压放热通道的出口与压力塔连接。

来自管网的中压氮在主换热器中液化过冷，节流后进入压力塔；主冷凝蒸发器凝蒸发器抽取部分液氮经过冷器过冷作为液氮产品。

该实施例主要也用于高纯氮系统。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施方式，提到的中压氧、中压氮仅是相对于比出冷箱的产品氧气压力、氮气压力高，也即是经过增压后的氧气、氮气；中压液氧经过过冷后再节流入主冷、中压液氮也可以是经过冷后再节流进压力塔；但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，包括管网中压氧管道、主换热器、压力塔、膨胀机和主冷凝蒸发器凝蒸发器，主换热器还连接有膨胀机，其特征在于主换热器设有中压氧放热通道，主换热器中压氧放热通道的入口与管网中压氧管道连接。

2.一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，包括管网中压氮管道、主换热器、压力塔、膨胀机和主冷凝蒸发器凝蒸发器，主换热器还连接有膨胀机，其特征在于：主换热器设有中压氮放热通道，主换热器中压氮放热通道的入口与管网中压氮管道连接。

3.一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，包括管网中压氧管道、中压氮管道、主换热器、压力塔、膨胀机和主冷凝蒸发器凝蒸发器，主换热器还连接有膨胀机，其特征在于：主换热器设有中压氧放热通道，中压氮放热通道，主换热器中压氧放热通道的入口与管网中压氧管道连接，主换热器中压氮放热通道的入口与管网中压氮管道连接。

4.根据权利要求1或3所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：所述中压氧放热通道的出口与主冷凝蒸发器的氧入口连接。

5.根据权利要求2或3所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：所述中压氮放热通道的出口与压力塔的入口连接。

6.根据权利要求1-3中的任意一条所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：过冷器设有液氮过冷通道和液氧过冷通道中的至少一种。

7.根据权利要求1-3中的任意一条所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：过冷器设置有中压液氧放热通道，主换热器中压氧放热通道的出口与过冷器中压液氧放热通道入口连接，中压氧若为经过高纯处理后的高纯氧，则可获得高纯液氧。

8.根据权利要求1-3中的任意一条所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：过冷器设置有中压液氮放热通道，主换热器中压氮放热通道的出口与过冷器中压液氮放热通道入口连接，中压氮若为经过高纯处理后的高纯氮，则可获得高纯液氮。

9.根据权利要求1-3中的任意一条所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：过冷器设有中压液氧过冷通道和中压液氮过冷通道，中压氧、氮若为经过高纯处理后的高纯氧，则可获得高纯液氧、液氮。

10.根据权利要求1-3中的任意一条所述的一种增加空气分离系统液体产品能力的装置，其特征在于：主换热器还设置中压氩放热通道，过冷器设有中压液氩放热通道；主换热器中压氩放热通道的入口连接经净化处理的中压氩管道，中压氩放热通道的出口与过冷器的中压液氩放热通道的入口连接，可获得高纯度的液氩产品。