CN210399702U - 一种空气分离系统 - Google Patents

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Abstract

一种空气分离系统,涉及空气分离技术领域,空气过滤压缩系统依次连通空冷塔、分子筛吸附器、主换热器,主换热器连接分馏塔的下塔,下塔连接有第一过冷器和第二过冷器,第一过冷器与第二过冷器均与上塔连通,且第二过冷器还连通有液氮贮罐,分馏塔的主冷连通有液氧贮罐,主换热器还连通有循环氮压机,循环氮压机连接主换热器、高温膨胀机组,高温膨胀机组连通有第一冷却器,第一冷却器连通有低温膨胀机组,低温膨胀机组连通有第二冷却器,第二冷却器连通主换热器,所述高温膨胀机组与低温膨胀机组均连接主换热器。本本系统采用氮气增压循环、高低温双膨胀流程,结构合理,减少了不必要的工艺设备,有效简化了空分设备,节省成本,提高效率。

Description

一种空气分离系统
技术领域
本实用新型涉及空气分离技术领域,尤其是一种空气分离系统。
背景技术
空分系统通常包括空气过滤系统、空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、液体贮存系统、仪控系统、电控系统等诸多复杂的系统。通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体,整体流程繁杂,运行时间长、涉及热元件繁多。在现在的工业生产中,很多空分设备的将空气中的稀有气体也分离出来,增加系统设备的数量、延长了分离流程,可最终稀有气体产品获取量及产品的纯度并不理想。
实用新型内容
针对上述情况,为克服现有技术之缺陷,本实用新型之目的就是提供一种空气分离系统,针对液氧和液氮产品,采用氮气增压循环,高低温双膨胀流程,简化繁杂的空分流程的同时提高分离效率。
其解决方案是,一种空气分离系统,包括空气过滤压缩系统、空冷塔、分子筛吸附器、分馏塔,其中分馏塔包括上塔、下塔和主冷,其特征在于,所述空气过滤压缩系统通过管道连通空冷塔,空冷塔通过管道连通分子筛吸附器,分子筛吸附器通过管道连通有主换热器,主换热器通过管道连接分馏塔的下塔,下塔通过液空管道连接有第一过冷器的冷却水入口端,下塔还通过液氮管道连通有第二过冷器的冷却水入口端,第一过冷器与第二过冷器的冷却水出口端均与上塔连通,且第二过冷器的冷却水出口端还连通有液氮贮罐,所述分馏塔的主冷通过管道连通有液氧贮罐,所述主换热器还通过管道连通有循环氮压机,循环氮压机的出口端连接有A1管路和A2管路,A1管路返回连接主换热器,A2管路连接有高温膨胀机组,高温膨胀机组通过管道连通有第一冷却器的冷却水入口端,第一冷却器的冷却水出口端通过管道连通有低温膨胀机组,低温膨胀机组通过管道连通有第二冷却器的冷却水入口端,第二冷却器的冷却水出口端通过管道连通主换热器,所述高温膨胀机组通过B1管道与B2管道连接主换热器,低温膨胀机组通过C1管道与C2管道连接主换热器。
优选地,空气过滤压缩系统包括自洁式空气过滤器和主空压机,自洁式空气过滤器与主空压机连通,主空压机通过管道与空冷塔连通。
优选地,空冷塔将空气冷却至9摄氏度后,空气进入分子筛吸附器,且分子筛吸附器有两个,两所述分子筛吸附器交替使用。
优选地,上塔通过管道连通有第三过冷器,第三过冷器连通主换热器。
优选地,上塔通过管道连通有喂气机,喂气机与循环氮压机连通。
优选地,下塔顶部设有液氮回流管。
本实用新型的有益效果:对比现有技术,由于本套空分装置为全液体产品,产品有液氧和液氮,本系统采用氮气增压循环、高低温双膨胀流程,结构合理,减少了不必要的工艺设备,有效简化了空分设备,节省成本,提高效率。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1给出,一种空气分离系统,包括空气过滤压缩系统1、空冷塔2、分子筛吸附器3、分馏塔4,其中分馏塔4包括上塔41、下塔42和主冷43,其特征在于,所述空气过滤压缩系统1通过管道连通空冷塔2,空气在空冷塔2中与水直接接触进行热质交换,交换后的空气进入分子筛吸附器3中,空冷塔2通过管道连通分子筛吸附器3,分子筛吸附器3通过管道连通有主换热器5,主换热器5通过管道连接分馏塔4的下塔42,经过分子筛吸附器 3纯化后的空气直接进入主换热器5中与返流气体换热达到接近空气液化温度后进入下塔 42,下塔42中的空气被初步分离成氮和富氧液空,顶部的氮气被冷凝为液体,同时主冷43 的低压侧液氧被汽化,下塔42通过液空管道6连接有第一过冷器8的冷却水入口端,下塔 42还通过液氮管道7连通有第二过冷器10的冷却水入口端,第一过冷器8与第二过冷器10 的冷却水出口端均与上塔41连通,且第二过冷器10的冷却水出口端还连通有液氮贮罐 11,下塔42中的液氮一部分作为下塔42回流液,另一部分液氮从下塔42顶部引出,经第二过冷器10被氮气和污氮气过冷后分为两路,一路节流送入上塔41顶部参加精馏,另一路作为产品送入液氮贮罐11进行贮存,所述分馏塔4的主冷43通过管道连通有液氧贮罐9,所述主换热器5还通过管道连通有循环氮压机12,循环氮压机12的出口端连接有A1管路和A2管路,A1管路返回连接主换热器5,A2管路连接有高温膨胀机组13,高温膨胀机组 13通过管道连通有第一冷却器14的冷却水入口端,第一冷却器14的冷却水出口端通过管道连通有低温膨胀机组15,低温膨胀机组15通过管道连通有第二冷却器16的冷却水入口端,第二冷却器16的冷却水出口端通过管道连通主换热器5,所述高温膨胀机组13通过B1 管道与B2管道连接主换热器5,低温膨胀机组15通过C1管道与C2管道连接主换热器5。下塔42抽出一股压力氮,进入主换热器5被空气和高压氮气复热后送到循环氮压机12中,氮气被循环氮压缩机压缩后分成两部分。一部分通过A1管路直接进入主换热器5冷却,达到一定的温度时再通过B1管路抽至高温膨胀机组13进行绝热膨胀以制取空气装置所需的冷量,然后从B2管路返回主换热器5复热后送入循环氮压机12循环压缩;另一部分直接通过A2管路进入高温膨胀机组13增压,通过第一冷却器14冷却后进入低温膨胀机组15增压,再通过第二冷却器16冷却后进入主换热器5被返流冷气体冷却。主换热器5中抽出一部分氮气通过C1管路进入低温膨胀机组15进行绝热膨胀以制取空气装置所需的冷量,膨胀后的氮气由C2管路返回主换热器5复热,复热后的氮气一部分进入循环氮压机12进行循环,另一部分从主换热器5末端排出送入下塔42顶部参加精馏。
所述空气过滤压缩系统1包括自洁式空气过滤器17和主空压机18,自洁式空气过滤器 17与主空压机18连通,主空压机18通过管道与空冷塔2连通。空气首先进入空气过滤器,在空气过滤器中除去灰尘和其它颗粒杂质,然后进入主空压机18,经过多级压缩、级间冷却后进入空冷塔2进行预冷。
所述空冷塔2将空气冷却至9摄氏度后,空气进入分子筛吸附器3,且分子筛吸附器3 有两个,两所述分子筛吸附器3交替使用。分子筛吸附器3为立式单床层,用来清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物,从而可以获得洁净而又干燥的空气,两台吸附器交替使用,即一台吸附器吸附杂质,另一台吸附器再生,有效节省工艺耗时。
所述上塔41通过管道连通有第三过冷器19,第三过冷器19连通主换热器5。经过上塔 41精馏后,污氮气从上塔41上部引出,并在第三过冷器19及主换热器5中复热后作为分子筛吸附器3的再生气体;氮气也从上塔41顶部引出,在第三过冷器19及主换热器5中复热后出冷箱。
所述上塔41通过管道连通有喂气机20,喂气机20与循环氮压机12连通。从上塔41抽出一部分氮气进入喂气机20压缩后送入循环氮压机12,用于调节液体产品的比例。
所述下塔42顶部设有液氮回流管21。下塔42中的空气被初步分离成氮和富氧液空,顶部的氮气在被冷凝为液体,部分液氮作为下塔42回流液。
本实用新型在使用时,空气过滤压缩系统1对空气进行过滤,除去灰尘和其它颗粒杂质,然后进入主空压机18压缩,再进入空冷塔2冷却。空冷塔2冷却后的空气进入分子筛吸附器3清除空气中的水份、二氧化碳和一些碳氢化合物,得到干燥洁净的空气分馏塔4主换热器5返流气体换热,换热后的空气进入下塔42分离成氮和富氧液空。液氮分为两路,一路作为下塔42回流液;另一路被第一过冷器8过冷,过冷后的液氮再次分为两路,一路节流送入上塔41顶部参加精馏,一部分作为产品贮存。下塔42底部的液空在第一过冷器8 中过冷后节流送入上塔41顶部参加精馏。下塔42中的压力氮进入主换热器5复热后送到循环氮压机12压缩。压缩后的气体分两路,一路进入主换热器5冷却后,在一定的温度抽出去高温膨胀机组13的膨胀端进行绝热膨胀,然后返回主换热器5复热后送入循环氮压缩机进入循环压缩;另一路首先去高温膨胀机组13的增压端增压,通过第一冷却器14冷却后进入低温膨胀机组15的增压端增压,通过第一冷却器14冷却后进入主换热器5被返流冷气体冷却。冷却后的压力氮一部分进入低温膨胀机组15膨胀端进行绝热膨胀,膨胀后的氮气返回主换热器5复热进入循环氮压机12进行循环;另一部分氮气从主换热器5末端排出,经节流后送入下塔42顶部参加精馏。污氮气从上塔41上部引出在第三过冷器19及主换热器 5中复热后送出分馏塔4外作为分子筛吸附器3的再生气体。氮气从上塔41顶部引出,在过冷器及主换热器5中复热后出冷箱。产品液氧从主冷43凝蒸发器抽出作为产品贮存。
本实用新型的有益效果:对比现有技术,由于本套空分装置为全液体产品,产品有液氧和液氮,本系统采用氮气增压循环、高低温双膨胀流程,结构合理,减少了不必要的工艺设备,有效简化了空分设备,节省成本,提高效率。
以上所述的实施例并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计构思的前提下,本领域所属技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进,均应纳入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种空气分离系统,包括空气过滤压缩系统(1)、空冷塔(2)、分子筛吸附器(3)、分馏塔(4),其中分馏塔(4)包括上塔(41)、下塔(42)和主冷(43),其特征在于,所述空气过滤压缩系统(1)通过管道连通空冷塔(2),空冷塔(2)通过管道连通分子筛吸附器(3),分子筛吸附器(3)通过管道连通有主换热器(5),主换热器(5)通过管道连接分馏塔(4)的下塔(42),下塔(42)通过液空管道(6)连接有第一过冷器(8)的冷却水入口端,下塔(42)还通过液氮管道(7)连通有第二过冷器(10)的冷却水入口端,第一过冷器(8)与第二过冷器(10)的冷却水出口端均与上塔(41)连通,且第二过冷器(10)的冷却水出口端还连通有液氮贮罐(11),所述分馏塔(4)的主冷(43)通过管道连通有液氧贮罐(9),所述主换热器(5)还通过管道连通有循环氮压机(12),循环氮压机(12)的出口端连接有A1管路和A2管路,A1管路返回连接主换热器(5),A2管路连接有高温膨胀机组(13),高温膨胀机组(13)通过管道连通有第一冷却器(14)的冷却水入口端,第一冷却器(14)的冷却水出口端通过管道连通有低温膨胀机组(15),低温膨胀机组(15)通过管道连通有第二冷却器(16)的冷却水入口端,第二冷却器(16)的冷却水出口端通过管道连通主换热器(5),所述高温膨胀机组(13)通过B1管道与B2管道连接主换热器(5),低温膨胀机组(15)通过C1管道与C2管道连接主换热器(5)。
2.根据权利要求1所述的空气分离系统,其特征在于,所述空气过滤压缩系统(1)包括自洁式空气过滤器(17)和主空压机(18),自洁式空气过滤器(17)与主空压机(18)连通,主空压机(18)通过管道与空冷塔(2)连通。
3.根据权利要求1所述的空气分离系统,其特征在于,所述空冷塔(2)将空气冷却至9摄氏度后,空气进入分子筛吸附器(3),且分子筛吸附器(3)有两个,两所述分子筛吸附器(3)交替使用。
4.根据权利要求1所述的空气分离系统,其特征在于,所述上塔(41)通过管道连通有第三过冷器(19),第三过冷器(19)连通主换热器(5),所述上塔(41)通过管道连通有喂气机(20),喂气机(20)与循环氮压机(12)连通。
5.根据权利要求1所述的空气分离系统,其特征在于,所述下塔(42)顶部设有液氮回流管(21)。
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