通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的方法及设备，可以同时满足市场对氮和氧的需求，在保证产量的同时，又能实现对氮氧纯度的要求。本发明专利技术充分考虑了各方面因素以实现生产高纯氮、氧气和液氧设备的平稳、高效、低能耗的运行。

Method and equipment for producing high-purity nitrogen, oxygen and liquid oxygen from air by low temperature rectification

The invention discloses a method and equipment for producing high purity nitrogen, oxygen and liquid oxygen from air through low temperature distillation. It can meet the demand of nitrogen and oxygen in the market at the same time. While the production is guaranteed, the requirement for the purity of nitrogen and oxygen can be realized. The invention fully considers various factors to realize the stable, efficient and low energy consumption operation for producing high-purity nitrogen, oxygen and liquid oxygen equipment.

【技术实现步骤摘要】
通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的方法及设备
本专利技术涉及通过低温精馏生产高纯氮、氧气和液氧的方法及设备。
技术介绍
含氮气和氧气的混合物，最常见的是空气，可经低温精馏分离成富氮和富氧的馏分以及包含稀有气体的馏分，例如氩气。在低温精馏中，将空气纯化、压缩，以去除高沸杂质(如二氧化碳)、水蒸汽以及碳氢化合物。然后将所得的纯化并压缩的空气流冷却至适于精馏的温度。精馏生成富氮和富氧馏分以及其他需要的馏分，其可以为液体和气体产物形式。存在不同的精馏塔布置以用于此目的。近年来，在石油化工，高炉炼铁，电子产业等领域，对高纯氮和高纯氧的需求量大大增加。因此需要高效，节能，节约开支的生产高纯氮和高纯氧的方法和设备。中国技术专利CN202648307U介绍了一种通过低温精馏来分离空气的设备，利用两个布置在塔顶的冷凝器在一个蒸馏塔中可产生高纯氮。但是本技术中只能生产高纯氮而不能生产高纯氧，无法满足对于高纯氧的需求，不具有普遍适用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何在高纯氮的生产不受影响的前提下，生产高纯氮的同时生产高纯氧和氧气。为了解决上述问题，公开了一种通过低温精馏从空气中生本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的方法，包括：(a)向第一蒸馏塔(2)的第一蒸馏区段(8)提供经压缩纯化后的第一原料空气(101)；(b)在所述的第一蒸馏塔(2)中将所述第一原料空气分离为在上部的第一富氮蒸气(105,114)和塔底的第一富氧液体(103,135)；(c)第一部分第一富氮蒸气(105)和第一部分第一富氧液体(103)在第一冷凝器(3)间接热交换，使第一部分第一富氮蒸气(105)冷凝生成第一部分富氮冷凝液(111)，并使第一富氧液体(103)至少部分汽化，生成第二富氮蒸气(125)和高氧量液体(113)；(d)至少部分的高氧量液体(113)与第二部分第一富氮蒸气(114...

【技术特征摘要】
1.通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的方法，包括：(a)向第一蒸馏塔(2)的第一蒸馏区段(8)提供经压缩纯化后的第一原料空气(101)；(b)在所述的第一蒸馏塔(2)中将所述第一原料空气分离为在上部的第一富氮蒸气(105,114)和塔底的第一富氧液体(103,135)；(c)第一部分第一富氮蒸气(105)和第一部分第一富氧液体(103)在第一冷凝器(3)间接热交换，使第一部分第一富氮蒸气(105)冷凝生成第一部分富氮冷凝液(111)，并使第一富氧液体(103)至少部分汽化，生成第二富氮蒸气(125)和高氧量液体(113)；(d)至少部分的高氧量液体(113)与第二部分第一富氮蒸气(114)在第二冷凝器(5)进行间接热交换，使第二部分第一富氮蒸气(114)冷凝生成第二部分富氮冷凝液(115)，使所述高氧量液体(113)至少部分汽化，生成第一废物流(121)；(e)将至少部分所述的富氮冷凝液(111,115)作为回流液返回到所述第一蒸馏塔(2)；(f)将至少部分所述的第二富氮蒸气(125)经第一压缩机(31)形成第一循环流(131)，将经过第一主热交换器(1)冷却的第一循环流(132)输送入第一蒸馏塔(2)的第二蒸馏区段(9)，其中，第二蒸馏区段(9)位于第一蒸馏区段(8)下方且间隔至少一个理论塔板数；(g)从第二冷凝器(5)中汽化后余下的高氧量液体(113)中抽取第二富氧液体(160)，经膨胀后送入第二蒸馏塔(40)，膨胀后的第二富氧液体(160)包含液体部分和气体部分，所述液体部分向下流动到位于第二蒸馏塔(40)下部的第二蒸馏塔重沸器(44)，所述气体部分上升并在顶部生成第二废物流(164)，该第二废物流经第二主热交换器(33)复热后，至少部分经第二压缩机(32)压缩后生成第二循环流(165)，在第二主热交换器(33)中，第二循环流(165)与经压缩纯化后的第二原料空气(161)，可在和高压液氧(174)以及第二废物流(164)间接换热并冷却后，输入第二蒸馏塔下部空间(43)；(h)第二蒸馏塔下部空间(43)含有贫氧蒸汽和贫氧液体，至少部分贫氧蒸汽(166)作为热源被输送入第二蒸馏塔重沸器(44)，与经精馏后的第二富氧液体间接换热，并至少部分冷凝生成贫氧液体(167)返回第二蒸馏塔下部空间(43)；抽取第二蒸馏塔重沸器(44)中剩余的第二液氧(173)，可经液氧泵(34)增压后，在第二主热交换器(33)中复热后作为第二氧气产品(175)输出；(i)抽取第二蒸馏塔下部空间(43)中的贫氧液体且分成至少两部分，第一部分贫氧液体(162)经膨胀后被引入第二蒸馏塔上部空间(41)作为回流液，第二部分贫氧液体(163)经膨胀后可与第一富氧液体(103,135)混合并被送入第一冷凝器(3)；(j)从第一蒸馏塔(2)的第三蒸馏区段(7)抽取回流液的一部分，作为无高沸点组分的液空(133)经膨胀后输送入第三蒸馏塔(20)的顶部，其中，第三蒸馏区段(7)位于第一蒸馏区段(8)上方且间隔至少一个理论塔板数；(k)膨胀后的无高沸点组分的液空包含液体部分和气体部分，所述液体部分向下流动到位于第三蒸馏塔(20)下部空间的第三蒸馏塔重沸器(24)，与从第一蒸馏塔(2)引入的第二部分第一富氧液体(135)间接热交换，并在第三蒸馏塔(20)的底部生成第三液氧产品(145)，降温后的第二部分第一富氧液体(141)被输送回第一(3)或第二冷凝器(5)；(l)在第三蒸馏塔上部空间(21)生成第三废物流(143)，可选地，与第一废物流(121)合并后，在第一主热交换器(1)与经压缩纯化后的第一原料空气(101)间接换热；(m)可选地，至少部分第一富氮蒸气(105,114)可取出作为氮气产品(151)；(n)可选地，至少部分富氮冷凝液(111,115)可取出作为液氮产品(112)；其中，至少部分所述第一废物流(121)和/或所述第一原料空气(101)在膨胀机(30)中发生膨胀，为所述低温精馏过程提供所需的冷量。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述的第一压缩机(31)...

【专利技术属性】
技术研发人员：廣瀬·献児，富田·伸二，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR