CN213147124U - 一种空分余冷利用系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空分余冷利用系统，包括相互串联的第一粗氩分离塔、第二粗氩分离塔及精氩分离塔；第一粗氩分离塔用于将主空分精馏塔的含氩抽出物料初步分离，底部液相出口回连至空分精馏塔，第二粗氩分离塔具有填料用于将经第一粗氩分离塔的初分后的氩气进一步分离，底部液相出口回连至第一粗氩分离塔的顶部，精氩分离塔用于将氩气精馏后变为液氩从塔底排出。采用本实用新型的制氩系统，通过三级精馏制氩，配合适宜的循环，提高了制氩效率与纯度，同时保证了主要的空分制氧过程的制氧率；充分利用主空分精馏塔的不同温度的侧线采出物流与制氩过程中的物流换热，提高制氩效率，回收了废气冷量，提高了整体系统的能量利用率。

Description

一种空分余冷利用系统

技术领域

本申请涉及空气分离技术领域，尤其涉及一种空分余冷利用系统。

背景技术

空气分离简称空分，是利用空气中各组分物理性质不同，采用深度冷冻、吸附、膜分离等方法从空气中分离出氧气、氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程，其广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。

空气分离技术是一种较为成熟的技术，其具体的工艺流程包括原料空气经过滤后再压缩然后初步预冷，再进入包含分子筛吸附器的预处理系统，经纯化后进入深冷将空气与氧气分离。在现有技术的空气分离装置中，通常也会在制取氧气的同时副产氩气。然而当设计制氩装置后，由于物料的抽出，难免会对制氧的效率造成影响，进而影响了整个装置的能量利用率。

发明内容

本申请提供了一种空分余冷利用系统，提高制氩的纯度与效率，同时保证主空分装置的顺利运行，提高整个系统的能量利用。

本申请所采用的技术方案为：

一种空分余冷利用系统，包括第一粗氩分离塔、第二粗氩分离塔及精氩分离塔；

所述第一粗氩分离塔具有填料，用于将主空分精馏塔的含氩抽出物料初步分离，所述第一粗氩分离塔的底部液相出口回连至空分精馏塔，顶部气相出口连接至第二粗氩分离塔的底部；

所述第二粗氩分离塔具有填料，用于将经第一粗氩分离塔的初分后的氩气进一步分离，所述第二粗氩分离塔的底部液相出口经过泵回连至所述第一粗氩分离塔的顶部，第二粗氩分离塔的顶部气相出口连接至所述精氩分离塔，第二粗氩分离塔的顶部设置第一换热装置，用于顶部气相与主空分精馏塔的侧线采出物流换热以降低气相温度；

所述精氩分离塔用于将氩气精馏后变为液氩从塔底排出，顶部设置废气排出口，所述精氩分离塔顶部还设置第二换热装置，用于顶部气相与主空分精馏塔的侧线采出物流换热以提高气相温度，回收冷量。

优选地，所述主空分精馏塔的下塔液相物流通过管线连接至所述第二粗氩分离塔，通过第一换热装置与第二粗氩分离塔的顶部气相物流换热，所述第一换热装置再分别通过两根管线回连至主空分精馏塔的不同塔位，用于将换热后的原下塔液相物流的气相和液相分别回流。

优选地，所述主空分精馏塔的下塔气相物流通过管线连接至所述精氩分离塔，通过第二换热装置与精氩分离塔的顶部气相物流换热，所述第二换热装置再分别通过两根管线回连至主空分精馏塔的不同塔位，用于将换热后的原下塔气相物流的气相和液相分别回流。

优选地，所述精氩分离塔的底部具有换热器置于液氩中，换热器的进口与氮气物流连接，出口连接至主空分精馏塔的上塔中。

优选地，所述第二粗氩分离塔的底部液相出口经过两条带泵管路回连至所述第一粗氩分离塔的顶部。

本申请还提供了一种空分装置，包括前述的空分余冷利用系统。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：采用本实用新型的空分余冷利用系统，通过三级精馏制氩，配合适宜的循环，提高了制氩效率与纯度，同时保证了主要的空分制氧过程的制氧率；充分利用主空分精馏塔的不同温度的侧线采出物流与制氩过程中的物流换热，提高制氩效率，回收了废气冷量，提高了整体系统的能量利用率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请提供的一种空分余冷利用系统的示意图。

其中，1第一粗氩分离塔，2第二粗氩分离塔，3精氩分离塔，4主空分精馏塔，5第一换热装置，6第二换热装置，7下塔，8上塔，9第三换热装置，10泵，11主冷。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语 “顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1所示，一种空分余冷利用系统，包括第一粗氩分离塔1、第二粗氩分离塔2及精氩分离塔3；第一粗氩分离塔1具有填料，通过管线与主空分精馏塔4的上塔中靠近液氧位置的一侧连接，并将馏分抽出，液氧与液氩的液化温度相似，由此保证抽出的组分中主要含有氩气。

第一粗氩分离塔1用于将主空分精馏塔4的含氩抽出物料初步分离，其中，底部液相出口回连至空分精馏塔4的上塔，顶部气相出口连接至第二粗氩分离塔2的底部。由于氧气的液化温度高于氩气，因此第一粗氩分离塔1的底部液相集中了大多数氧气组分，回流有利于空分制氧效率的提高，顶部气相含有大多数氩气组分的物料则进入到第二粗氩分离塔2。

第二粗氩分离塔2的顶部设置第一换热装置5，用于顶部气相与主空分精馏塔4的侧线采出物流换热以降低气相温度，保证进入精氩分离塔后的氩气能够充分冷凝，提高制氩效率。第二粗氩分离塔2具有填料，用于将经第一粗氩分离塔1的初分后的氩气进一步精馏，第二粗氩分离塔2的底部液相出口经过泵回连至第一粗氩分离塔2的顶部，第二粗氩分离塔2的顶部气相出口连接至精氩分离塔3。

同样的，在第二粗氩分离塔2中，将纯度较低含氧量较高的液相回流循环至第一粗氩分离塔1，以提高氩气的纯度和制氧的效率，气相则进入至精氩分离塔3中。控制精氩分离塔3的包括温度及压力等操作条件，使得氩气在精氩分离塔中变为液氩从塔底排出，其余废气组分则从顶部的废气排出口排走。精氩分离塔3顶部还设置第二换热装置6，用于顶部气相与主空分精馏塔4的侧线采出物流换热以提高气相温度，回收冷量，采出物流又回到主分空精馏塔4中，提高了能源利用率。

采用本实施例的制氩系统，通过三级精馏制氩，配合适宜的循环，提高了制氩效率与纯度，同时保证了主要的空分制氧过程的制氧率；充分利用主空分精馏塔的不同温度的侧线采出物流与制氩过程中的物流换热，提高制氩效率，回收了废气冷量，提高了整体系统的能量利用率。

优选地，主空分精馏塔的下塔7液相物流通过管线连接至第二粗氩分离塔2，通过第一换热装置5与第二粗氩分离塔2的顶部气相物流换热，第一换热装置5再分别通过两根管线回连至主空分精馏塔4的上塔8的不同塔位，用于将换热后的原下塔液相物流的气相和液相分别回流。根据回流的状态不同回流至不同的侧线高度，以提高能量利用率。

优选地，主空分精馏塔的下塔7气相物流通过管线连接至精氩分离塔3，通过第二换热装置6与精氩分离塔3的顶部气相物流换热，主空分精馏塔的下塔7气相物流由于吸收冷量后部分液化，第二换热装置6再分别通过两根管线回连至主空分精馏塔的上塔8的不同塔位，用于将换热后的原下塔气相物流的气相和液相分别回流。根据回流的状态不同回流至不同的侧线高度，以提高能量利用率。

优选地，精氩分离塔3的底部具有第三换热装置9置于液氩中，第三换热装置9的进口与氮气物流连接，出口连接至主空分精馏塔的上塔8中。通过氮气与液氩换热，保证吸收了部分液氩的冷量，回连至主空分精馏塔后将冷量回收，再一次提高了冷量利用率。

优选地，第二粗氩分离塔2的底部液相出口经过两条带泵10管路回连至第一粗氩分离塔1的顶部。

本实用新型还公开了一种空分装置，空分装置为现有技术中的制氧系统，其中包括将空气压缩及膨胀的制冷系统以及将空气精馏主要分离为氧气和氮气的主空分精馏塔，主空分精馏塔包括上塔8、下塔7和之间连接的主冷11。主空分精馏塔与前述的空分装置中的余冷利用系统连接，以提高整个空气系统的产品线完整性，并且提高了整个系统的能量利用率。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种空分余冷利用系统，其特征在于,包括第一粗氩分离塔、第二粗氩分离塔及精氩分离塔；

所述第一粗氩分离塔具有填料，用于将主空分精馏塔的含氩抽出物料初步分离，所述第一粗氩分离塔的底部液相出口回连至空分精馏塔，顶部气相出口连接至第二粗氩分离塔的底部；

所述第二粗氩分离塔具有填料，用于将经第一粗氩分离塔的初分后的氩气进一步分离，所述第二粗氩分离塔的底部液相出口经过泵回连至所述第一粗氩分离塔的顶部，第二粗氩分离塔的顶部气相出口连接至所述精氩分离塔，第二粗氩分离塔的顶部设置第一换热装置，用于顶部气相与主空分精馏塔的侧线采出物流换热以降低气相温度；

所述精氩分离塔用于将氩气精馏后变为液氩从塔底排出，顶部设置废气排出口，所述精氩分离塔顶部还设置第二换热装置，用于顶部气相与主空分精馏塔的侧线采出物流换热以提高气相温度，回收冷量。

2.根据权利要求1所述的空分余冷利用系统，其特征在于,所述主空分精馏塔的下塔液相物流通过管线连接至所述第二粗氩分离塔，通过第一换热装置与第二粗氩分离塔的顶部气相物流换热，所述第一换热装置再分别通过两根管线回连至主空分精馏塔的不同塔位，用于将换热后的原下塔液相物流的气相和液相分别回流。

3.根据权利要求1所述的空分余冷利用系统，其特征在于,所述主空分精馏塔的下塔气相物流通过管线连接至所述精氩分离塔，通过第二换热装置与精氩分离塔的顶部气相物流换热，所述第二换热装置再分别通过两根管线回连至主空分精馏塔的不同塔位，用于将换热后的原下塔气相物流的气相和液相分别回流。

4.根据权利要求1所述的空分余冷利用系统，其特征在于,所述精氩分离塔的底部具有换热器置于液氩中，换热器的进口与氮气物流连接，出口连接至主空分精馏塔的上塔中。

5.根据权利要求1所述的空分余冷利用系统，其特征在于，所述第二粗氩分离塔的底部液相出口经过两条带泵管路回连至所述第一粗氩分离塔的顶部。

6.一种空分装置，其特征在于，包括权利要求1~5任一顶所述的空分余冷利用系统。

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