CN214746760U - 一种制氧装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种制氧装置，包括：空气过滤器、空气压缩机、分子筛纯化装置、冷凝蒸发器、增压透平膨胀机、分馏塔；所述空气过滤器用于过滤掉尘埃和机械杂质；所述空气压缩机用于将外部空气进行压缩；所述分子筛纯化装置用于将压缩过的空气进行净化；所述增压透平膨胀机用于将经过净化的空气进行膨胀制冷；所述增压透平膨胀机与分子筛纯化装置相连通；所述分馏塔用于将经过增压透平膨胀机的空气分离成氧和氮。该装置既可直接生产压力氧，又可以降低空压机压力，节省能耗7%左右，提高提取率。

Description

一种制氧装置
技术领域
本实用新型属于空气分离领域，尤其涉及一种制氧装置。
背景技术
国家发布的《促进产业结构调整暂行规定》和与之相配的《产业结构调整指导目录》，“能耗”是划分“目录”的一个很重要的标准。采用高新技术来降低能耗的项目列入“鼓励类”，凡是资源和能源消耗高、严重污染环境和破坏环境的项目则被列入“淘汰类”，一批落后产品将被限期淘汰。
常规空分流程只能生产常压氧气，如果氧气带压必需氧压机加压。内压缩空分流程能生产压力氧气不需氧压机，但是需要低温液氧泵与增压机增压空气或氮气。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的全部或部分不足，本实用新型的目的在于：提供一种通过增加混合塔与液氧泵，使空气与液氧直接混合精馏，产生带压力的富氧气，既可直接生产压力氧，又可以降低空压机压力，提高提取率的制氧装置。
为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种制氧装置，包括：空气过滤器、空气压缩机、分子筛纯化装置、冷凝蒸发器、增压透平膨胀机、分馏塔；所述空气过滤器用于过滤掉尘埃和机械杂质；所述空气压缩机用于将外部空气进行压缩；所述分子筛纯化装置用于将压缩过的空气进行净化；所述增压透平膨胀机用于将经过净化的空气进行膨胀制冷；所述增压透平膨胀机与分子筛纯化装置相连通；所述分馏塔用于将经过增压透平膨胀机的空气分离成氧和氮。
所述制氧装置还包括预冷装置；所述预冷装置设置在所述空气压缩机和分子筛纯化装置之间。所述预冷装置包括水冷塔和冷水机组，其根据冷却水温度和冷却水量的变化，热气旁通阀辅佐调节，最终达到系统的制冷量调节，恒定冷却水的初期温度，以达到冷却空气并使空气温度稳定在一定的范围内的目的。
所述分馏塔包括上塔、下塔、混合塔、主换热器、液氧泵；所述上塔设置有冷凝蒸发器；所述混合塔和液氧泵能使空气与液氧直接混合精馏，产生带压力的富氧气。所述分馏塔还包括蝶阀，所述蝶阀用于将经过分子筛纯化装置的空气分流至所述主换热器中。
所述制氧装置还包括液氮输出管、气氮输出管、液氧输出管、污氧输出管。所述制氧装置还包括过冷器；所述液氮输出管、污氮输出管分别经过所述过冷器。
所述增压透平膨胀机包括增压机和膨胀机，所述增压机输入端与分子筛纯化装置的输出端相连通，所述增压机的输出端经过换热器冷却后与膨胀机的输入端连通；所述膨胀机的输出端与下塔连通。增压透平膨胀机的做功由与膨胀机同轴异端匹配的增压机回收，用以提高膨胀机的进口压力，增加焓降，减少膨胀空气量，同时也提高了整套空气分离装置的液体产品提取量。
所述分子筛纯化装置包括分子筛吸附器和电加热器。其中，分子筛吸附器的一个输入端输入经过冷水机组的空气，另一输入端输入经过电加热器加热的污氮，一个输出端向外排放杂质气体，另一输出端输出经过净化的空气。其中分子筛吸附器选用长周期分子筛吸附器，采用先进的气流分布装置和结构，简单可靠的防偏流装置，使得床层结构简单、可靠。同时电加热器采用立式棒状设计，确保故障率低，方便更换。
本实用新型提供的一种制氧装置具有如下有益效果：通过在制氧装置中增加混合塔与液氧泵，使空气与液氧直接混合精馏，产生带压力的富氧气，生产95%左右富氧气；既可直接生产压力氧，又可以降低空压机压力，节省能耗7%左右，提高提取率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本实用新型的一种制氧装置的第一角度立体结构示意图；
图2为本实用新型的一种制氧装置的第二角度立体结构示意图。
附图标记：1-上塔；2-下塔；3-增压透平膨胀机；4-混合塔；5-冷凝蒸发器；6-主换热器；7-液氧泵；8-过冷器。
具体实施方式
下面将对本实用新型具体实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，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至图2所示，一种制氧装置，包括：空气过滤器、空气压缩机、分子筛纯化装置、冷凝蒸发器5、增压透平膨胀机3、分馏塔；所述空气过滤器用于过滤掉尘埃和机械杂质；所述空气压缩机用于将外部空气进行压缩；所述分子筛纯化装置用于将压缩过的空气进行净化；所述增压透平膨胀机3用于将经过净化的空气进行膨胀制冷；所述增压透平膨胀机3与分子筛纯化装置相连通；所述分馏塔用于将经过增压透平膨胀机3的空气分离成氧和氮。
所述制氧装置还包括预冷装置；所述预冷装置设置在所述空气压缩机和分子筛纯化装置之间。所述预冷装置包括水冷塔和冷水机组，其根据冷却水温度和冷却水量的变化，热气旁通阀辅佐调节，最终达到系统的制冷量调节，恒定冷却水的初期温度，以达到冷却空气并使空气温度稳定在一定范围内的目的。
所述分馏塔包括上塔1、下塔2、混合塔4、主换热器6、液氧泵7；所述上塔1设置有冷凝蒸发器5；所述上塔1和下塔2均采用全铝结构高效对流筛板，充分保证塔板的水平度，塔板效率高，产品提取率高。所述混合塔4和液氧泵7能使空气与液氧直接混合精馏，产生带压力的富氧气。所述分馏塔还包括蝶阀，所述蝶阀用于将经过分子筛纯化装置的空气分流至所述主换热器中。
所述制氧装置还包括液氮输出管、气氮输出管、液氧输出管、污氧输出管。
所述增压透平膨胀机3包括增压机和膨胀机，所述增压机输入端与分子筛纯化装置的输出端相连通，所述增压机的输出端经过换热器冷却后与膨胀机的输入端连通；所述膨胀机的输出端与下塔连通。增压透平膨胀机的做功由与膨胀机同轴异端匹配的增压机回收，用以提高膨胀机的进口压力，增加焓降，减少膨胀空气量，同时也提高了液体产品提取量。
所述制氧装置还包括过冷器8；所述液氮输出管、污氮输出管分别经过所述过冷器8。
所述分子筛纯化装置包括分子筛吸附器和电加热器。其中，分子筛吸附器的一个输入端输入经过冷水机组的空气，另一输入端输入经过电加热器加热的污氮，一个输出端向外排放杂质气体，另一输出端输出经过净化的空气。其中分子筛吸附器选用长周期分子筛吸附器，采用先进的气流分布装置和结构，简单可靠的防偏流装置，使得床层结构简单、可靠。同时电加热器采用立式棒状设计，确保故障率低，方便更换。
本实施例提供的一种制氧装置执行以下步骤：
步骤1：空气经自洁式空气过滤器，过滤掉尘埃和机械杂质后进入空气压缩机，压缩后进入空气预冷系统；
步骤2：空气在预冷装置中被冷却水以及被水冷塔和冷水机组冷却的冷冻水冷却降温，并经水洗涤，除掉水溶性杂质后进入分子筛纯化系统；所述分子筛纯化系统由两台吸附器、两台电加热器等组成；所述两台吸附器切换使用；当一台进行吸附工作时，另一台被分馏塔分馏出的污氮经电加热器后加热再生；所述两台电加热器一用一备；
步骤3：进入分子筛纯化系统后，空气中的水分、二氧化碳等经分子筛纯化装置的活性氧化铝和分子筛除掉后分成四路：
第一路空气进入分馏塔中，通过调节蝶阀进行分流，分配进入各个主换热器6；空气经过主换热器6与返流气体换热，被冷却至液化温度-168℃后一部分进入下塔；另一部分进冷凝蒸发器5冷凝后进入下塔；
第二路空气去增压透平膨胀机增压端，作为膨胀气体，冷却后进入主换热器6与返流气体换热，这部分空气被冷却，从主换热器6中部抽出，经增压透平膨胀机3进行制冷，膨胀后的空气进入上塔参与精馏；
第三路空气在下塔2经过精馏得到液氮以及富氧液空；从下塔2中部抽取部分液空过冷后节流作为上塔1回流液；液氮经过冷后一部分节流作为上塔1回流液，一部分节流进行气液分离后得到的液氮，作为液体产品输出；富氧液空从下塔2底部导出后进入过冷器，被从上塔来的污氮气冷却过冷，经节流后作为回流液进入上塔；进上塔1各物料经精馏后得到液氧、污氮气；一部分液氧从冷凝蒸发器5抽出，通过液氧泵7增压与空气在换热器换热，直接送往用户管网；一部分工艺液氧从上塔1下部通过液氧泵7增压后送往混合塔4喷淋，与蒸发的富氧空气混合，得到95%氧气；95%氧气进入主换热器6，复热后出冷箱送往用户管网；污氮气从上塔1上部抽出，依次通过过冷器8、主换热器6，复热后其部分进入分子筛纯化系统，作为分子筛再生气，多余部分送往预冷系统；
第四路空气作为仪表气。
本实用新型通过在制氧装置中增加混合塔与液氧泵，使空气与液氧直接混合精馏，产生带压力的富氧气，生产95%左右富氧气；既可直接生产压力氧，又可以降低空压机压力，节省能耗7%左右，提高提取率。
需要说明的是，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，有语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
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 (10)

1.一种制氧装置，其特征在于，包括：空气过滤器、空气压缩机、分子筛纯化装置、冷凝蒸发器、增压透平膨胀机、分馏塔；所述空气过滤器用于过滤掉尘埃和机械杂质；所述空气压缩机用于将外部空气进行压缩；所述分子筛纯化装置用于将压缩过的空气进行净化；所述增压透平膨胀机用于将经过净化的空气进行膨胀制冷；所述增压透平膨胀机与分子筛纯化装置相连通；所述分馏塔用于将经过增压透平膨胀机的空气分离成氧和氮。
2.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于，所述制氧装置还包括预冷装置；所述预冷装置设置在所述空气压缩机和分子筛纯化装置之间。
3.根据权利要求2所述的一种制氧装置，其特征在于，所述预冷装置包括水冷塔和冷水机组。
4.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于，所述分馏塔包括上塔、下塔、混合塔、主换热器、液氧泵；所述上塔设置有冷凝蒸发器；所述混合塔和液氧泵能使空气与液氧直接混合精馏，产生带压力的富氧气。
5.根据权利要求4所述的一种制氧装置，其特征在于，所述分馏塔还包括蝶阀，所述蝶阀用于将经过分子筛纯化装置的空气分流至所述主换热器中。
6.根据权利要求4所述的一种制氧装置，其特征在于，所述增压透平膨胀机包括增压机和膨胀机，所述增压机输入端与分子筛纯化装置的输出端相连通，所述增压机的输出端经过换热器冷却后与膨胀机的输入端连通；所述膨胀机的输出端与下塔连通。
7.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于，所述制氧装置还包括液氮输出管、气氮输出管、液氧输出管、污氧输出管。
8.根据权利要求7所述的一种制氧装置，其特征在于，所述制氧装置还包括过冷器；所述液氮输出管、污氮输出管分别经过所述过冷器。
9.根据权利要求1所述的一种制氧装置，其特征在于，所述分子筛纯化装置包括分子筛吸附器和电加热器。
10.根据权利要求9所述的一种制氧装置，其特征在于，所述分子筛吸附器和电加热器均为两台。
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