空气分离设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种空气分离设备。该空气分离设备包括：压缩机；双级精馏塔，双级精馏塔包括上精馏塔、下精馏塔和设置在上精馏塔和下精馏塔之间的冷凝蒸发器，上精馏塔的中部具有富氧液空进口，压缩机与上精馏塔的中部通过第一空气输送管路相连且接口位于富氧液空进口下方，下精馏塔的顶部与冷凝蒸发器通过氮气输送管路相连。空气分离设备还包括：第三精馏塔，与上精馏塔的底部通过第二富氧液空输送管路相连将上精馏塔产生的第二富氧液空输送至第三精馏塔进行精馏，第三精馏塔的底部设置有蒸发器，蒸发器具有空气入口和空气出口，空气入口与压缩机通过第二空气输送管路相连，空气出口与下精馏塔相连。降低压缩机的排压，实现了节能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及空气分离
，具体而言，涉及一种空气分离设备。
技术介绍
传统上的燃烧过程大都基于空气为氧化剂来源，即21％的氧气参与燃烧过程，而空气中氮气吸收了大量热量，后作为烟气排出，造成燃料浪费。随着燃烧技术的不断发展，富氧空气作为氧化剂的燃烧过程更节能环保；在富氧环境下，燃料燃烧彻底，热量得到充分释放，减少燃料的热损失，且富氧生产能耗低于纯氧。近年来，以富氧作为氧化剂的炉型所占比例逐步升高。目前工业富氧空气的制备方法主要是分离空气，应用最广泛的是低温精馏法。传统做法有两种，一种是生产出纯氧，再混入空气，混成所需求的富氧浓度，这种先分离后混合的方式无疑是一种能源的浪费；第二种是如申请号为201110096197.X的技术专利申请所公开的低压富氧空气分离工艺，其流程是双塔正流膨胀制取富氧工艺，具体包括以下流程：(1)空气经过滤器过滤除杂，进入空压机压缩至0.38-0.44MPa，然后冷却至5-10℃，继续送入分子筛吸附器进行净化；(2)净化后的空气分两路，一路作为膨胀空气进入空分分馏塔主换热器的膨胀气通道，然后由主换热器中部抽出进入膨胀机膨胀，另一路空气直接经主换热器冷却至露点温度，继续经氧蒸发器后再进入空分分馏塔下塔精馏，空分分馏塔下塔底部获得富氧液空，空分分馏塔下塔顶部获得氮气；(3)空分分馏塔下塔底部的富氧液空和顶部氮气冷凝液氮经过冷器过冷后与膨胀机膨胀后的空气分别进入空分分馏塔上塔精馏，空分分馏塔上塔顶部获得氮气；(4)空分分馏塔上塔底部获得的液氧进入氧蒸发器被来自主换热器的空气加热而汽化，氧气压力提高至65-80KPa，经主换热器复热后增压获得氧气产品。在实际应用中，其空压机排压虽然较一般空分较低(约为0.38MPa)，但由于受到主冷温差的限制，无法进一步降低，以实现进一步的节能。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种空气分离设备，以解决现有技术中空气分离工艺节能效果差的问题。为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种空气分离设备，包括：压缩机；双级精馏塔，双级精馏塔包括上精馏塔、下精馏塔和设置在上精馏塔和下精馏塔之间的冷凝蒸发器，上精馏塔的中部具有富氧液空进口，压缩机与上精馏塔的中部通过第一空气输送管路相连且接口位于富氧液空进口下方，下精馏塔的顶部与冷凝蒸发器通过氮气输送管路相连以使氮气进入冷凝蒸发器的冷凝侧并加热冷凝蒸发器的蒸发侧的第二富氧液空，第二富氧液空来自上精馏塔，氮气来自下精馏塔，空气分离设备还包括：第三精馏塔，与上精馏塔的底部通过第二富氧液空输送管路相连将上精馏塔产生的第二富氧液空输送至第三精馏塔进行精馏，第三精馏塔的底部设置有蒸发器，蒸发器具有空气入口和空气出口，空气入口与压缩机通过第二空气输送管路相连，空气出口与下精馏塔相连。进一步地，上述第三精馏塔的顶部与上精馏塔的中部通过顶部气体输送管路相连且接口位于富氧液空进口下方。进一步地，上述下精馏塔的底部与上精馏塔的富氧液空进口通过第一富氧液体输送管路相连。进一步地，上述空气分离设备还包括：过冷器，设置在第一富氧液体输送管路上。进一步地，上述冷凝蒸发器冷凝侧与上精馏塔的顶部通过液氮输送管路相连，且液氮输送管路穿过过冷器设置。进一步地，上述空气分离设备还包括：主换热器，设置在第二空气输送管路上。进一步地，上述上精馏塔顶部连接有产品氮气输出管路，产品氮气输出管路依次穿过过冷器和主换热器设置。进一步地，上述第三精馏塔底部连接有富氧气体产品输送管路，富氧气体产品输送管路穿过主换热器设置。进一步地，上述空气分离设备还包括：预冷纯化单元，第一空气输送管路依次连接压缩机、预冷纯化单元、上精馏塔的中部，第二空气输送管路依次连接压缩机、预冷纯化单元和空气入口，第一空气输送管路和第二空气输送管路在预冷纯化单元的出口与压缩机之间合并设置。进一步地，上述空气分离设备还包括：增压膨胀机，具有增压端和膨胀端，增压端和膨胀端按照空气流向依次设置在第一空气输送管路上，且按照空气流向膨胀端设置在主换热器的下游；冷却器，设置在第一空气输送管路上且位于增压端与主换热器之间。应用本技术的技术方案，来自压缩机的一路空气经过第一空气输送管路进入上精馏塔83，并在上精馏塔中得到第二富氧液空和顶部氮气，在上精馏塔精馏时，控制其精馏条件使第二富氧液空的氧含量低于现有技术的氧含量，比如为70～82％，第二富氧液空进入冷凝蒸发器的蒸发侧与位于冷凝侧的氮气进行换热；另一路空气经过第二空气输送管路进入第三精馏塔的蒸发器，用以提供第三精馏塔精馏所需的上升蒸汽，并且自身被部分液化后进入下精馏塔进行精馏；在下精馏塔内部分液化的空气被精馏后得到第一富氧液空和顶部氮气；顶部氮气通过氮气输送管路输送入冷凝蒸发器的冷凝侧，并加热该冷凝蒸发器的蒸发侧的第二富氧液空，而自身被冷凝后部分作为下精馏塔的回流液，部分作为上精馏塔回流液。由于位于该冷凝蒸发器的第二富氧液空的氧含量低，使得在冷凝蒸发器的蒸发温度降低，从而使得冷凝蒸发器的冷凝温度降低，进而导致下精馏塔压力降低，进一步使得压缩机的排压降低，而压缩机的排压降低将实现进一步的节能。在实现了上述节能效果的基础上，利用第二富氧液空输送管路将上精馏塔产生的氧含量较低不满足产品需求的第二富氧液空输送入第三精馏塔进行精馏，进而得到满足产品需求的富氧产品。同时由于，在同一压力下空气比氮气冷凝温度高，同时空气出蒸发器气液两相的状态，该状态下温度比空气全冷凝的泡点温度高，从而达到在压缩机排气压力降低的同时，保证蒸发器的传热温差，满足第三精馏塔在精馏第二富氧液空过程中所需要的上升蒸汽。由此可见，本申请通过在应用上精馏塔时控制其精馏条件，实现了降低压缩机的排压，进而实现了节能的目的；同时，利用第三精馏塔对上精馏塔产生的氧含量较低的第二富氧液空进行进一步精馏，得到了氧含量较高的富氧产品。本申请在得到富氧产品的同时，能够生产氮气和部分液体产品，产品种类丰富，进一步提高产能效益。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本技术的提供的空气分离设备结构的示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、空气过滤器；20、压缩机；30、预冷纯化单元；31、预冷装置；32、纯化装置；40、增压膨胀机；41、增压端；42、膨胀端；50、冷却器；60、主换热器；70、过冷器；81、下精馏塔；82、冷凝蒸发器；83、上精馏塔；90、第三精馏塔；91、蒸发器；101、第一空气输送管路；102、氮气输送管路；103、第二富氧液空输送管路；104、第二空气输送管路；105、顶部气体输送管路；106、第一富氧液体输送管路；107、液氮输送管路；108、产品氮气输出管路；109、富氧气体产品输送管路；110、污氮气输送管路。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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技术。如
技术介绍
所记载的，由于现有技术中空气分离设备的限制，导致其所能实施的空气分离工艺的节能效果较差。为了解决该问题，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气分离设备，包括：压缩机(20)；双级精馏塔，所述双级精馏塔包括上精馏塔(83)、下精馏塔(81)和设置在所述上精馏塔(83)和下精馏塔(81)之间的冷凝蒸发器(82)，所述上精馏塔(83)的中部具有富氧液空进口，所述压缩机(20)与所述上精馏塔(83)的中部通过第一空气输送管路(101)相连且接口位于所述富氧液空进口下方，所述下精馏塔(81)的顶部与所述冷凝蒸发器(82)通过氮气输送管路(102)相连以使氮气进入所述冷凝蒸发器(82)的冷凝侧并加热所述冷凝蒸发器(82)的蒸发侧的第二富氧液空，所述第二富氧液空来自所述上精馏塔(83)，所述氮气来自所述下精馏塔(81)，其特征在于，所述空气分离设备还包括：第三精馏塔(90)，与所述上精馏塔(83)的底部通过第二富氧液空输送管路(103)相连将所述上精馏塔(83)产生的第二富氧液空输送至所述第三精馏塔(90)进行精馏，所述第三精馏塔(90)的底部设置有蒸发器(91)，所述蒸发器(91)具有空气入口和空气出口，所述空气入口与所述压缩机(20)通过第二空气输送管路(104)相连，所述空气出口与所述下精馏塔(81)相连。

【技术特征摘要】
1.一种空气分离设备，包括：压缩机(20)；双级精馏塔，所述双级精馏塔包括上精馏塔(83)、下精馏塔(81)和设置在所述上精馏塔(83)和下精馏塔(81)之间的冷凝蒸发器(82)，所述上精馏塔(83)的中部具有富氧液空进口，所述压缩机(20)与所述上精馏塔(83)的中部通过第一空气输送管路(101)相连且接口位于所述富氧液空进口下方，所述下精馏塔(81)的顶部与所述冷凝蒸发器(82)通过氮气输送管路(102)相连以使氮气进入所述冷凝蒸发器(82)的冷凝侧并加热所述冷凝蒸发器(82)的蒸发侧的第二富氧液空，所述第二富氧液空来自所述上精馏塔(83)，所述氮气来自所述下精馏塔(81)，其特征在于，所述空气分离设备还包括：第三精馏塔(90)，与所述上精馏塔(83)的底部通过第二富氧液空输送管路(103)相连将所述上精馏塔(83)产生的第二富氧液空输送至所述第三精馏塔(90)进行精馏，所述第三精馏塔(90)的底部设置有蒸发器(91)，所述蒸发器(91)具有空气入口和空气出口，所述空气入口与所述压缩机(20)通过第二空气输送管路(104)相连，所述空气出口与所述下精馏塔(81)相连。2.根据权利要求1所述的空气分离设备，其特征在于，所述第三精馏塔(90)的顶部与所述上精馏塔(83)的中部通过顶部气体输送管路(105)相连且接口位于所述富氧液空进口下方。3.根据权利要求1所述的空气分离设备，其特征在于，所述下精馏塔(81)的底部与所述上精馏塔(83)的富氧液空进口通过第一富氧液体输送管路(106)相连。4.根据权利要求3所述的空气分离设备，其特征在于，所述空气分离设备还包括：过冷器(70)，设置在所述第一富氧液体输送管路(106)上。5.根据权利要求4所述的空气分离设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王好民，彭辉，王玉磊，王梦抒，
申请(专利权)人：开封黄河空分集团有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41