CN220689539U - 一种负压富氧空分精馏装置 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种负压富氧空分精馏装置，包括：进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统。所述进料系统与纯化器相连接；所述纯化系统分别与进料系统和鼓风机系统相连接，所述纯化系统包含两台纯化器，所述纯化器与污氮排放口相连接；所述鼓风机系统分别与纯化系统和热交换系统相连接，所述鼓风机系统包含第二鼓风机、第三鼓风机；所述热交换系统分别与鼓风机系统和精馏塔系统相连接，所述热交换系统包含两台换热器；此装置无需压缩机和膨胀机，降低了精馏塔的高度和占地面积，方便用户即开即用，节省大量运行成本和能源材料消耗。
Description
技术领域
本公开涉及空分技术领域，具体涉及一种负压富氧空分精馏装置。
背景技术
目前普遍采用的富氧制作方法需要的操作压力为0.4~0.5MPa，均采用精馏下塔制取高纯氮，上塔通过氮气和空气交换冷量制取富氧。整个系统压差较大，需要压缩机提供压力，以及膨胀机为精馏塔顶部冷量交换提供大量冷量，因此消耗大量能源和运行成本。负压富氧空分精馏装置通过鼓风机制造精馏塔内负压环境，外采液氧提供冷量，因此无需压缩机和膨胀机，降低了精馏塔的高度和占地面积，方便用户即开即用，节省大量运行成本和能源消耗。
发明内容
为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种负压富氧空分精馏装置。
本公开实施例提供一种负压富氧空分精馏装置，包括：进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统。所述进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统依次连接；
可选地，所述进料系统包括依次连接的鼓风机、水冷空气预冷机；所述水冷预冷机分别与第一鼓风机和纯化器相连接。
可选地，所述纯化系统包含两台纯化器，所述纯化器分别与鼓风机系统和空气预冷机相连接；所述纯化器与污氮排放口相连接。
可选地，所述鼓风机系统包含第二鼓风机、第三鼓风机，第二鼓风机和第三鼓风机分别与纯化器和换热器相连接。
可选地，所述热交换系统包含两台换热器，所述换热器分别与鼓风机和精馏塔相连接。
可选地，所述精馏系统包含精馏塔和主冷凝蒸发器，所述精馏塔与换热器相连接，其中主冷凝蒸发器设置在精馏塔底部区域。
可选地，所述主冷凝蒸发器一侧与换热器相连接，另一侧与精馏塔顶部相连接作为回流液输送口；所述精馏塔顶部设置有外采液氧输送口，输送口位置高于所述回流液输送口；所述精馏塔中部区域取产品气富氧；所述精馏塔顶部和中部取出污氮气。
可选地，所述精馏塔顶部回流液输送口与所述主冷凝蒸发器出口端之间设置有第一控制阀门；所述精馏塔与所述换热器之间设置有第二、第三控制阀门；所述换热器与所述鼓风机之间设置有第四、第五控制阀门。
可选地，所述换热器与所述鼓风机之间设置有第一、第二调节阀门；所述污氮排放口与所述纯化器之间设置有第三、第四、第五调节阀门。
本公开实施例提供的一种负压富氧空分精馏装置，包括：进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统。所述进料系统包括依次连接的第一鼓风机、水冷空气预冷机；所述进料系统与纯化器相连接；所述纯化系统分别与进料系统和鼓风机系统相连接，所述纯化系统包含两台纯化器，所述纯化器与污氮排放口相连接；所述鼓风机系统分别与纯化系统和热交换系统相连接，所述鼓风机系统包含第二鼓风机、第三鼓风机；所述热交换系统分别与鼓风机系统和精馏塔系统相连接，所述热交换系统包含两台换热器；所述精馏系统包含精馏塔和主冷凝蒸发器，所述精馏塔与换热器相连接，其中主冷凝蒸发器设置在精馏塔底部区域；所述主冷凝蒸发器一侧与换热器相连接，另一侧与精馏塔顶部相连接作为回流液输送口；所述精馏塔顶部设置有外采液氧输送口，输送口位置高于所述回流液输送口；所述精馏塔中部区域取产品气富氧；所述精馏塔顶部和中部取出污氮气。上述技术方案在满足用户的用富氧需求的情况下，启动时间短，操作简单，且采购成本低无需膨胀机和压缩机，减小了空分设备的综合用电成本，提高企业经济效益。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
图1示出根据本公开实施方式的一种负压富氧空分精馏装置的结构示意图。
实施方式
下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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；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，除非另有明确的限定。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公开中的具体含义。
另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
图1示出根据本公开实施方式的一种负压富氧空分精馏装置的结构示意图。
包括：进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统。所述进料系统包括依次连接的第一鼓风机1、水冷空气预冷机2；所述进料系统与纯化系统相连接；所述纯化系统分别与进料系统和鼓风机系统相连接，所述纯化系统包含两台纯化器3，所述纯化器3与污氮排放口相连接；所述鼓风机系统分别与纯化系统和热交换系统相连接，所述鼓风机系统包含第二鼓风机4、第三鼓风机5；所述热交换系统分别与鼓风机系统和精馏塔系统相连接，所述热交换系统包含两台换热器6、7；所述精馏系统包含精馏塔8和主冷凝蒸发器10，所述精馏塔8与换热器6、7相连接，其中主冷凝蒸发器10设置在精馏塔底8部区域；所述主冷凝蒸发器10一侧与换热器6、7相连接，另一侧与精馏塔8顶部相连接作为回流液输送口；
所述精馏塔8顶部回流液输送口与所述主冷凝蒸发器10出口端之间设置有第一控制阀门13；所述精馏塔8与所述换热器6、7之间设置有第二控制阀门15、第三控制阀门16；所述换热器6、7与所述第二鼓风4、第三鼓风机5之间设置有第四控制阀门19、第五控制阀门20、第六控制阀门21；所述污氮排放口与换热器6、7之间设置有第七控制阀门22。
所述换热器6、7与所述第二鼓风4、第三鼓风机5之间设置有第一调节阀门17、第二调节阀门18；所述污氮排放口与所述纯化器3之间设置有第三调节阀门23、第四调节阀门24、第五调节阀门25。
所述纯化系统包括两台纯化器3，其中一台工作，另一台同时利用污氮加热恢复再生。第二控制阀门15、第三控制阀门16呈开启状态，精馏塔8顶部、中部污氮通过管道流入换热器6、7，将换热器6、7另一端流入的空气进一步冷却，做到冷能再次利用。出散热器6、7的污氮分为三路，开启第五控制阀门20、第一调节阀门17、第二调节阀门18，第一路污氮流经第二鼓风机4、第三鼓风机5，将污氮加热后，污氮流入纯化器3，纯化器3恢复再生，之后污氮流经第三调节阀门23、第四调节阀门24、第五调节阀门25排放入大气；第四控制阀门19调节第二鼓风机4、第三鼓风机5所需污氮流量，多余流量污氮流经第七控制阀门22、第五调节阀门25直接排放处理；第六控制阀门21、第七控制阀门22、第三调节阀门23、第五调节阀门25开启，第二路污氮和第一路污氮直接排放进大气；两台纯化器3与换热器6、7依次连接。预冷后的空气经过纯化器3将空气中的水蒸气、二氧化碳、甲烷过滤。经纯化器3过滤后的空气流入换热器6、7，同时由精馏塔8顶部和中部取出的污氮流入换热器另一侧，在换热器6、7内将冷量传递给空气。
所述精馏塔系统包括：换热器6、7和精馏塔8，换热器6、7和精馏塔8依次连接；其中精馏塔8主要包含主冷凝蒸发器10、塔内填料9、液氧11，其中主冷凝蒸发器10设置在精馏塔8底部并且浸泡在液氧11中。从换热器6、7流出的原料空气从精馏塔8中部进入主冷凝蒸发器10，与液氧11交换冷量后出主冷凝蒸发器10作为回流液经流第一控制阀门13重新流入精馏塔8顶部参与换热；同时精馏塔8底部部分液氧11吸热汽化作为上升气升入精馏塔8顶部继续参与换热。同时外采原料液氧通过输送口12输送至精馏塔8顶部为换热提供冷量；产品气富氧从精馏塔8中部处取出。
通过上述工况流程，本公开提供的负压富氧空分精馏装置使用两台鼓风机将精馏塔顶部抽真空形成负压环境，同时使用一台鼓风机将空气引入系统，形成一个闭合循环回路，因此无需压缩机为系统提供压力。而传统精馏塔需设置多块塔板，造成塔身高度较大，本公开装置精馏塔内部为负压环境、顶部设置外采液氧提供大量冷量，因此无需膨胀机制冷只需10块塔板高只有3米，即可完成纯度高达60%的连续富氧生产。因此相比传统精馏塔本公开装置具有以下优势：
本公开装置精馏塔底部主冷凝蒸发器一侧存有6t液氧，塔顶部持有液氧量为200kg，停车后对主冷液氧蒸发消耗量影响不大，所以方便用户即开即用。
2、本公开装置无需使用膨胀机和压缩机，且负压风机风压为90kPa为本公开装置提供动力，所以制造成本低、能耗低，同时为用户节省大量运行成本。
3、塔身高度为3米，高度较低，生产耗材量低，且占地面积小。
4、本公开装置通过鼓风机将富氧引出并输送给用户，引风机进口压力为10kPa，出口压力为40kPa，也可根据用户使用要求随时调整引风机压力，方便用户操作。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (6)
1.一种负压富氧空分精馏装置，其特征在于，包括：
进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统；所述进料系统、纯化系统、鼓风机系统、热交换系统、精馏系统依次连接；所述进料系统包括依次连接的第一鼓风机、水冷空气预冷机；所述水冷空气预冷机分别与第一鼓风机和纯化器相连接；所述精馏系统包含精馏塔和主冷凝蒸发器，所述精馏塔与换热器相连接，其中主冷凝蒸发器设置在精馏塔底部区域；所述主冷凝蒸发器一侧与换热器相连接，另一侧与精馏塔顶部相连接作为回流液输送口；所述精馏塔顶部设置有外采液氧输送口，输送口位置高于所述回流液输送口；所述精馏塔中部区域取产品气富氧；所述精馏塔顶部和中部取出污氮气。
2.根据权利要求1所述的一种负压富氧空分精馏装置，其特征在于，所述纯化系统包含两台纯化器，所述纯化器分别与鼓风机系统和空气预冷机相连接；所述纯化器与污氮排放口相连接。
3.根据权利要求1所述的一种负压富氧空分精馏装置，其特征在于，所述鼓风机系统包含第二鼓风机、第三鼓风机，第二鼓风机和第三鼓风机分别与纯化器和换热器相连接。
4.根据权利要求1所述的一种负压富氧空分精馏装置，其特征在于，所述热交换系统包含两台换热器，所述换热器分别与鼓风机系统和精馏塔相连接。
5.根据权利要求2所述的一种负压富氧空分精馏装置，其特征在于，所述换热器与所述鼓风机系统之间设置有第一、第二调节阀门；所述污氮排放口与所述纯化器之间设置有第三、第四、第五调节阀门。
6.根据权利要求5所述的一种负压富氧空分精馏装置，其特征在于，所述精馏塔顶部回流液输送口与所述主冷凝蒸发器出口端之间设置有第一控制阀门；所述精馏塔与所述换热器之间设置有第二、第三控制阀门；所述换热器与所述鼓风机之间设置有第四、第五控制阀门。
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