CN220567641U - 一种增加高纯氧产量的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种增加高纯氧产量的装置，所述增加高纯氧产量的装置包括双向供氮模块、精馏塔、高纯氧塔和循环换热模块；双向供氮模块连通精馏塔，双向供氮模块用于输出液氮至精馏塔，或，输入来自精馏塔的液氮；精馏塔连通高纯氧塔并为高纯氧塔提供富氧液空；高纯氧塔具有向外输出反流气的反流气出口和向外输出液氧的液氧出口，反流气出口连通循环换热模块，液氧出口连接外界；循环换热模块包括正流气，正流气与反流气换热并输入精馏塔。所述增加高纯氧产量的装置通过双向供氮模块补充冷量，满足下游生产需求的高纯氧量所需要的冷量，满足下游生产的用氧需求，既能够完成企业达到预期生产任务，保证企业效益。
Description
技术领域
本实用新型属于高纯氧生产设备技术领域，具体涉及一种增加高纯氧产量的装置。
背景技术
随着新能源新材料的发展需要高纯氮的同时高纯氧的需求量也越来越大，而常规的高纯氮生产装置，特别是小于5000NM3/h的高纯氮装置，因污氧量少造成膨胀机的膨胀量就少,膨胀机所产生的冷量也少，则输入高纯氮装置的冷量就少，而在高纯氮装置上增加高纯氧生产装置又需要大量的冷量，导致高纯氧产量极少不能满足下游生产需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种增加高纯氧产量的装置，用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种增加高纯氧产量的装置，包括双向供氮模块、精馏塔、高纯氧塔和循环换热模块；
双向供氮模块连通精馏塔，双向供氮模块用于输出液氮至精馏塔，或，输入来自精馏塔的液氮；
精馏塔连通高纯氧塔并为高纯氧塔提供富氧液空；
高纯氧塔具有向外输出反流气的反流气出口、向外输出液氧的液氧出口和连通精馏塔的循环气出口，反流气出口连通循环换热模块，液氧出口连接外界；
循环换热模块包括正流气，正流气与反流气换热并输入精馏塔。
在一种可能的设计中，双向供氮模块包括双向管线和储槽，双向管线的一端连通精馏塔的下塔主冷，双向管线的另一端连通储槽。
在一种可能的设计中，精馏塔包括下塔和上塔；
下塔包括下塔体和下塔主冷，下塔体的底部设有连通高纯氧塔底部的第一输气管，下塔主冷的顶部连接双向供氮模块的双向管线；相应地，正流气输入下塔体底部；
上塔包括上塔体和上塔主冷，上塔体的底部设有连通高纯氧塔顶部的第二输气管；
下塔与上塔之间设有输氮管，输氮管具有两个进料端和两个出料端，两个进料端分别连通下塔体的顶部和下塔主冷的底部，两个出料端分别连通上塔体的顶部和上塔主冷的底部。
在一种可能的设计中，第一输气管、第二输气管和输氮管上分别设有控制阀，且输氮管上的控制阀通讯连接于下塔主冷。
在一种可能的设计中，高纯氧塔包括高纯氧塔体和高纯氧主冷；
高纯氧塔体的底部通过第一输气管连通下塔体，高纯氧塔体的顶部通过第二输气管连通上塔体；相应地，反流气出口位于高纯氧塔体的顶部，液氧出口位于高纯氧塔体的底部；
高纯氧主冷位于高纯氧塔体内，高纯氧主冷通过第三输气管连通第一输气管，相应地，循环气出口位于高纯氧主冷上，且循环气出口上设有循环气管，循环气管穿设至高纯氧塔体外并连通上塔体。
在一种可能的设计中，循环换热模块包括主换热器和膨胀机，主换热器上设有正流气管、循环管和出气管，正流气管穿过主换热器并连通精馏塔的下塔体，循环管的进气口连通反流气出口，循环管的出气口连通出气管，出气管穿过主换热器并连通外界，膨胀机固定在循环管上。
有益效果：
所述增加高纯氧产量的装置通过双向供氮模块补充冷量，满足下游生产需求的高纯氧量所需要的冷量，满足下游生产的用氧需求，既能够完成企业达到预期生产任务，保证企业效益。
双向供氮模块既可以提供冷量，也可以用于存储多余的氮气，存储的氮既可以再次输入精馏塔以提供冷量，减少购置液氮的成本，也可以外销增加企业的收入，使用灵活，实用性好。
附图说明
图1为一种增加高纯氧产量的装置的结构示意图。
图中：
100、双向供氮模块；101、双向管线；102、储槽；200、精馏塔；210、下塔；211、下塔体；212、下塔主冷；220、上塔；221、上塔体；222、上塔主冷；230、输氮管；201、第一输气管；202、第二输气管；203、控制阀；300、高纯氧塔；301、高纯氧塔体；302、高纯氧主冷；303、第三输气管；304、循环气管；400、循环换热模块；401、主换热器；402、膨胀机；403、正流气管；404、循环管；405、出气管。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本实用新型作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述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。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
实施例：
如图1所示，一种增加高纯氧产量的装置，包括双向供氮模块100、精馏塔200、高纯氧塔300和循环换热模块400；
双向供氮模块100连通精馏塔200，双向供氮模块100用于输出液氮至精馏塔200，或，输入来自精馏塔200的液氮；
精馏塔200连通高纯氧塔300并为高纯氧塔300提供富氧液空；
高纯氧塔300具有向外输出反流气的反流气出口、向外输出液氧的液氧出口和连通精馏塔的循环气出口，反流气出口连通循环换热模块400，液氧出口连接外界；
循环换热模块400包括正流气，正流气与反流气换热并输入精馏塔200。
所述增加高纯氧产量的装置对高纯氮生产装置进行改造，进而用于高纯氧的生产，满足下游生产的用氧需求，既能够完成企业达到预期生产任务，保证企业效益，又能够利用高纯氮生产装置，拓展了高纯氮生产装置的使用范围。
进一步，现有高纯氮生产装置用于生产高纯氧的缺陷在于冷量不足，所述增加高纯氧产量的装置中加入了双向供氮模块100，以向精馏塔200中输入液氮，液氮的温度在零下200度左右，可以为精馏塔200提供满足生产高纯氧量所需的冷量，有效解决了现有技术中存在的问题。同时，实际生产过程中存在用氧量波动的情况，此时，精馏塔200所生产的氮气用量减少，多余的氮气可以返流至双向供氮模块100内进行存储。存储的氮既可以再次输入精馏塔200以提供冷量，减少购置液氮的成本，也可以外销增加企业的收入，使用灵活，实用性好。
工作时，双向供氮模块100启动并为精馏塔200供氮，提供冷量以使精馏塔200能够生成足量的富氧液空，富氧液空输入高纯氧塔300内进行分离，分离后得到液氧和废气，废气即为富氧空气，其中，液氧堆积在高纯氧塔300的底部并经液氧出口向外输出，从而为下游生产供氧。
废气经反流气出口或循环气出口流出高纯氧塔300，其中，部分废气经反流气出口进入循环换热模块400内，令进入循环换热模块400内的富氧液空为反流气，反流气在循环换热模块400内循环流动并与正流气进行换热，以降低正流气的温度，以便于将正流气输入精馏塔200，从而为精馏塔200的工作提供了原料。部分废气经循环气出口流出高纯氧塔300，然后经管道输送至精馏塔200的上塔220，实现废气的循环利用，也为精馏塔200的工作提供了原料。
容易理解的，所述增加高纯氧产量的装置中所使用到的各个部件均经过设计计算，以满足设计的工作需要。
在本实施例中，双向供氮模块100包括双向管线101和储槽102，双向管线101的一端连通精馏塔200的下塔主冷212，双向管线101的另一端连通储槽102。基于上述设计方案，双向管线101可以选用任意合适的市售型号，选择范围广，满足了不同的使用条件，实用性好。储槽102可以选用企业已有的型号，以达到节约经济成本的目的。
在本实施例中，精馏塔200包括下塔210和上塔220；
下塔210包括下塔体211和下塔主冷212，下塔体211的底部设有连通高纯氧塔300底部的第一输气管201，下塔主冷212的顶部连接双向供氮模块100的双向管线101；相应地，正流气输入下塔体211底部；
上塔220包括上塔体221和上塔主冷222，上塔体221的底部设有连通高纯氧塔300顶部的第二输气管202；
下塔210与上塔220之间设有输氮管230，输氮管230具有两个进料端和两个出料端，两个进料端分别连通下塔体211的顶部和下塔主冷212的底部，两个出料端分别连通上塔体221的顶部和上塔主冷222的底部。
基于上述设计方案，下塔体211连通双向管线101，以实现液氮的输入，有效提高了富氧液空的产量。且精馏塔200的下塔210和上塔220分别向高纯氧塔300供给富氧液空，且下塔体211通过第一输气管201连通高纯氧塔300底部，上塔体221通过第二输气管202连通高纯氧塔300顶部，以使富氧液空在高纯氧塔300内形成对流，以提高高纯氧的产量。
同时，下塔210通过输氮管230向上塔220输送液氮，液氮在上塔220内精馏并生产出高纯氮，进而向外供应高纯氮，增加了所述增加高纯氧产量的装置对外输出的产品种类，拓宽了功能的丰富性。
容易理解的，下塔210和上塔220的工作原理是本领域的公知常识，在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中，第一输气管201、第二输气管202和输氮管230上分别设有控制阀203，且输氮管230上的控制阀203通讯连接于下塔主冷212。基于上述设计方案，控制阀203用于控制对应管道的流量，以使流量符合设计要求。且输氮管230的流量关联于下塔主冷212，故输氮管230上的控制阀203通过任意合适的连接方式通讯连接于下塔主冷212，以便于根据下塔主冷212的生产状况调节其开度。
在本实施例中，高纯氧塔300包括高纯氧塔体301和高纯氧主冷302；
高纯氧塔体301的底部通过第一输气管201连通下塔体211，高纯氧塔体301的顶部通过第二输气管202连通上塔体221；相应地，反流气出口位于高纯氧塔体301的顶部，液氧出口位于高纯氧塔体301的底部；
高纯氧主冷302位于高纯氧塔体301内，高纯氧主冷302通过第三输气管303连通第一输气管201，相应地，循环气出口位于高纯氧主冷302上，且循环气出口上设有循环气管304，循环气管304穿设至高纯氧塔体301外并连通上塔体221。
基于上述设计方案，富氧液空分别经第一输气管201和第二输气管202的输送并进入高纯氧塔300内，具体来说，上塔体221输入的富氧液空位于高纯氧塔300的上部，其温度低，能够向下流动并用作回流液；下塔体211输入的富氧液空至高纯氧主冷302，液体蒸发为气体并向上流动。通过控制蒸发比，使得富氧液空中的液氧少蒸发或不蒸发，氮气多蒸发，则液氧向下流动并存放在高纯氧塔300的底部，氮气向上流动并与富氧液空混合形成废气。进一步，液氧堆积经液氧出口向外输出，废气经反流气出口进入循环换热模块400，或，经循环气出口流入上塔体221并进行循环利用。
在本实施例中，循环换热模块400包括主换热器401和膨胀机402，主换热器401上设有正流气管403、循环管404和出气管405，正流气管403穿过主换热器401并连通精馏塔200的下塔体211，循环管404的进气口连通反流气出口，循环管404的出气口连通出气管405，出气管405穿过主换热器401并连通外界，膨胀机402固定在循环管404上。
基于上述设计方案，反流气通过主换热器401与正流气换热，利用反流气的冷量来降低正流气的温度，实现反流气冷量的回收，正流气输入精馏塔200的下塔体211内，以维持下塔210的正常运行。同时，通过膨胀机402的膨胀制冷，以保证反流气的制冷效果，以最大限度降低正流气的温度。循环后，反流气经出气管405向外输出，且出气管405穿过主换热器401，则反流气向外输出时也会与正流气换热，冷量回收效果更好。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种增加高纯氧产量的装置，其特征在于，包括双向供氮模块(100)、精馏塔(200)、高纯氧塔(300)和循环换热模块(400)；
双向供氮模块(100)连通精馏塔(200)，双向供氮模块(100)用于输出液氮至精馏塔(200)，或，输入来自精馏塔(200)的液氮；
精馏塔(200)连通高纯氧塔(300)并为高纯氧塔(300)提供富氧液空；
高纯氧塔(300)具有向外输出反流气的反流气出口、向外输出液氧的液氧出口和连通精馏塔的循环气出口，反流气出口连通循环换热模块(400)，液氧出口连接外界；
循环换热模块(400)包括正流气，正流气与反流气换热并输入精馏塔(200)。
2.根据权利要求1所述的增加高纯氧产量的装置，其特征在于，双向供氮模块(100)包括双向管线(101)和储槽(102)，双向管线(101)的一端连通精馏塔(200)的下塔主冷(212)，双向管线(101)的另一端连通储槽(102)。
3.根据权利要求1或2所述的增加高纯氧产量的装置，其特征在于，精馏塔(200)包括下塔(210)和上塔(220)；
下塔(210)包括下塔体(211)和下塔主冷(212)，下塔体(211)的底部设有连通高纯氧塔(300)底部的第一输气管(201)，下塔主冷(212)的顶部连接双向供氮模块(100)的双向管线(101)；相应地，正流气输入下塔体(211)底部；
上塔(220)包括上塔体(221)和上塔主冷(222)，上塔体(221)的底部设有连通高纯氧塔(300)顶部的第二输气管(202)；
下塔(210)与上塔(220)之间设有输氮管(230)，输氮管(230)具有两个进料端和两个出料端，两个进料端分别连通下塔体(211)的顶部和下塔主冷(212)的底部，两个出料端分别连通上塔体(221)的顶部和上塔主冷(222)的底部。
4.根据权利要求3所述的增加高纯氧产量的装置，其特征在于，第一输气管(201)、第二输气管(202)和输氮管(230)上分别设有控制阀(203)，且输氮管(230)上的控制阀(203)通讯连接于下塔主冷(212)。
5.根据权利要求3所述的增加高纯氧产量的装置，其特征在于，高纯氧塔(300)包括高纯氧塔体(301)和高纯氧主冷(302)；
高纯氧塔体(301)的底部通过第一输气管(201)连通下塔体(211)，高纯氧塔体(301)的顶部通过第二输气管(202)连通上塔体(221)；相应地，反流气出口位于高纯氧塔体(301)的顶部，液氧出口位于高纯氧塔体(301)的底部；
高纯氧主冷(302)位于高纯氧塔体(301)内，高纯氧主冷(302)通过第三输气管(303)连通第一输气管(201)，相应地，循环气出口位于高纯氧主冷(302)上，且循环气出口上设有循环气管(304)，循环气管(304)穿设至高纯氧塔体(301)外并连通上塔体(221)。
6.根据权利要求1所述的增加高纯氧产量的装置，其特征在于，循环换热模块(400)包括主换热器(401)和膨胀机(402)，主换热器(401)上设有正流气管(403)、循环管(404)和出气管(405)，正流气管(403)穿过主换热器(401)并连通精馏塔(200)的下塔体(211)，循环管(404)的进气口连通反流气出口，循环管(404)的出气口连通出气管(405)，出气管(405)穿过主换热器(401)并连通外界，膨胀机(402)固定在循环管(404)上。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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