一种低纯度富氧制取装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种低纯度富氧制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器、冷箱。本发明专利技术低纯度富氧制取装置还可包括液氮泵。本发明专利技术以空气为原料，交替使用的分子筛吸附器纯化空气、采用低压氮气返流膨胀、双塔双冷凝制取低纯度富氧产品、液氮副产品和氮气副产品，或者以空气为原料，交替使用的分子筛吸附器纯化空气、采用压力氮气返流膨胀、带液氮泵制取低纯度富氧产品、液氮副产品和氮气副产品。低纯度富氧产品纯度为40％O2‑70％O2，压力为1.5‑3.0BarA，可直接供窑炉使用。

【技术实现步骤摘要】
一种低纯度富氧制取装置和方法
本专利技术涉及空气分离
，具体涉及一种低纯度富氧制取装置和方法。
技术介绍
随着助燃技术的不断提高和应用，采用富氧作为氧化剂较传统的燃烧过程更节能更环保。实践证明：在富氧环境下，燃料在最短的时间内迅速燃尽，最大可能地、充分地释放出所有的热量，提高了燃料的燃尽率，减少燃料的热损失，节约了燃料，同时，富氧燃烧环境能有效地提高燃料系统的升温速率而节能，当富氧纯度越高时，燃料燃烧的温度越高，同时氮分子含量降低，从而减少了氮氧化合物的排放。目前工业富氧制备方法主要是分离空气，应用最广泛的是低温精馏法，其次还有膜分离法。常规低温精馏法是利用空分装置提取的90％左右高纯度氧气，一是产品纯度相对较高，成本高，实际应用时需要再增加混配系统才能达到富氧比例，增加投资成本；二是在混配过程中，富氧纯度不宜控制，容易发生炉体烧毁等安全事故。而采用膜分离制取富氧能耗指标高、富氧助燃压力低、长期稳定运行的稳定性不足、膜更换成本高。因此，如何制取能直接供窑炉系统燃烧用的合适纯度的富氧成为关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低纯度富氧制取装置和方法，以解决现有技术的不足。本专利技术采用以下技术方案：一种低纯度富氧制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设置于冷箱外，主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器设置于冷箱内，精馏塔II设于精馏塔I之上，冷凝蒸发器I设于精馏塔I和精馏塔II之间，冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上；过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器再和精馏塔I底部的原料空气进口连接；精馏塔I顶部的压力氮气出口和冷凝蒸发器I连接，冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、过冷器、冷箱外液氮存储罐连接，过冷器和精馏塔II顶部连接，其中，冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部的连接管路上设有角式冷阀，过冷器和精馏塔II顶部的连接管路上设有节流阀；精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器再和精馏塔II中部连接，其中，过冷器和精馏塔II中部连接的管路上设节流阀；精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接，其连接管路上设有节流阀，精馏塔II顶部的低压氮气出口分别和冷凝蒸发器II、主换热器连接；冷凝蒸发器II的低压液氮出口和精馏塔II顶部连接，冷凝蒸发器II的富氧空气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器连接外部管道以提供低纯度富氧产品；主换热器的低压氮气部分复热出口和透平膨胀机连接，透平膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和电加热器、外部副产品氮气管道连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接，外部副产品氮气管道和氮压机连接，以提供副产品氮气。进一步地，还包括液氮泵，液氮泵设置于冷箱内；精馏塔I顶部的压力氮气出口和冷凝蒸发器I连接外，还和主换热器连接；精馏塔II顶部的低压氮气出口只连接冷凝蒸发器II；冷凝蒸发器II的低压液氮出口和精馏塔II顶部连接外，还和液氮泵连接，液氮泵和精馏塔I顶部连接，液氮泵和精馏塔I顶部的连接管路上设有角式冷阀；主换热器的压力氮气部分复热出口和透平膨胀机连接；外部副产品氮气管道直接提供副产品氮气。利用第一种低纯度富氧制取装置进行低纯度富氧制取，包括如下步骤：步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；步骤二、将纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余部分进入主换热器冷却至饱和并带有一定含湿后进入精馏塔I底部精馏分离为压力氮气和液空；压力氮气引入冷凝蒸发器I和富氧液空进行换热，压力氮气液化为液氮，引出部分液氮进入精馏塔I作为回流液，引出部分液氮经过冷器过冷后节流进入精馏塔II作为回流液，另引出其余部分液氮作为副产品；步骤三、液空经过冷器过冷、节流阀节流后进入精馏塔II中部精馏，得到富氧液空和低压氮气；低压氮气一部分引入冷凝蒸发器II，其余部分引入主换热器；部分富氧液空被精馏塔I引出的压力氮气汽化作为精馏塔II的上升气，其余富氧液空经节流后引入冷凝蒸发器II，在冷凝蒸发器II中和引入的低压氮气进行换热，低压氮气被冷凝为低压液氮引入精馏塔II作为回流液，富氧液空被低压氮气汽化为富氧空气，富氧空气经过冷器及主换热器复热后作为低纯度富氧产品直接供窑炉系统，低纯度富氧产品纯度为40％O2-70％O2，压力为1.5-3.0BarA；步骤四、从精馏塔II顶部引出的部分低压氮气经主换热器部分复热后抽出进入透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气再经主换热器复热后出冷箱，一部分氮气由电加热器加热后引入交替使用的分子筛吸附器作为再生气，其余部分氮气经氮压机压缩后作为副产品氮气。利用第二种低纯度富氧制取装置进行低纯度富氧制取，包括如下步骤：步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；步骤二、将纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余部分进入主换热器冷却至饱和并带有一定含湿后进入精馏塔I底部精馏分离为压力氮气和液空；部分压力氮气引入主换热器，其余部分压力氮气引入冷凝蒸发器I和富氧液空进行换热，压力氮气液化为液氮，引出部分液氮进入精馏塔I作为回流液，引出部分液氮经过冷器过冷后节流进入精馏塔II作为回流液，另引出其余部分液氮作为副产品；步骤三、液空经过冷器过冷、节流阀节流后进入精馏塔II中部精馏，得到富氧液空和低压氮气；低压氮气引入冷凝蒸发器II；部分富氧液空被精馏塔I引出的压力氮气汽化作为精馏塔II的上升气，其余富氧液空经节流后引入冷凝蒸发器II，在冷凝蒸发器II中和引入的低压氮气进行换热，低压氮气被冷凝为低压液氮，部分低压液氮引入精馏塔II作为回流液，其余低压液氮经液氮泵增压后引入精馏塔I中作为回流液，富氧液空被低压氮气汽化为富氧空气，富氧空气经过冷器及主换热器复热后作为低纯度富氧产品直接供窑炉系统，低纯度富氧产品纯度为40％O2-70％O2，压力为1.5-3.0BarA；步骤四、从精馏塔I顶部引出的部分压力氮气经主换热器部分复热后抽出进入透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气再经主换热器复热后出冷箱，一部分氮气由电加热器加热后引入交替使用的分子筛吸附器作为再生气，其余部分氮气作为副产品氮气。本专利技术的有益效果：1、本专利技术以空气为原料，交替使用的分子筛吸附器纯化空气、采用低压氮气返流膨胀、双塔双冷凝制取低纯度富氧产品、液氮副产品和氮气副产品，低纯度富氧产品纯度为40％O2-70％O2，压力为1.5-3.0BarA，可直接供窑炉使用。或者以空气为原料，交替使用的分子筛吸附器纯化空气、采用压力氮气返流膨胀、带液氮泵制取低纯度富氧产品、液氮副产品和氮气副产品，低纯度富氧产品纯度为40％O2-70％O2，压力为1.5-3.0BarA，可直接供窑炉使用。2、本专利技术可以采用精馏塔II的低压氮气返流膨胀制取装置所需冷量，启动时，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低纯度富氧制取装置，其特征在于，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设置于冷箱外，主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器设置于冷箱内，精馏塔II设于精馏塔I之上，冷凝蒸发器I设于精馏塔I和精馏塔II之间，冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上；过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器再和精馏塔I底部的原料空气进口连接；精馏塔I顶部的压力氮气出口和冷凝蒸发器I连接，冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、过冷器、冷箱外液氮存储罐连接，过冷器和精馏塔II顶部连接，其中，冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部的连接管路上设有角式冷阀，过冷器和精馏塔II顶部的连接管路上设有节流阀；精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器再和精馏塔II中部连接，其中，过冷器和精馏塔II中部连接的管路上设节流阀；精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接，其连接管路上设有节流阀，精馏塔II顶部的低压氮气出口分别和冷凝蒸发器II、主换热器连接；冷凝蒸发器II的低压液氮出口和精馏塔II顶部连接，冷凝蒸发器II的富氧空气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器连接外部管道以提供低纯度富氧产品；主换热器的低压氮气部分复热出口和透平膨胀机连接，透平膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和电加热器、外部副产品氮气管道连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接，外部副产品氮气管道和氮压机连接，以提供副产品氮气。...

【技术特征摘要】
1.一种低纯度富氧制取装置，其特征在于，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器设置于冷箱外，主换热器、透平膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器设置于冷箱内，精馏塔II设于精馏塔I之上，冷凝蒸发器I设于精馏塔I和精馏塔II之间，冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上；过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、主换热器依次连接，主换热器再和精馏塔I底部的原料空气进口连接；精馏塔I顶部的压力氮气出口和冷凝蒸发器I连接，冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、过冷器、冷箱外液氮存储罐连接，过冷器和精馏塔II顶部连接，其中，冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部的连接管路上设有角式冷阀，过冷器和精馏塔II顶部的连接管路上设有节流阀；精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器再和精馏塔II中部连接，其中，过冷器和精馏塔II中部连接的管路上设节流阀；精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接，其连接管路上设有节流阀，精馏塔II顶部的低压氮气出口分别和冷凝蒸发器II、主换热器连接；冷凝蒸发器II的低压液氮出口和精馏塔II顶部连接，冷凝蒸发器II的富氧空气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器连接外部管道以提供低纯度富氧产品；主换热器的低压氮气部分复热出口和透平膨胀机连接，透平膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和电加热器、外部副产品氮气管道连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接，外部副产品氮气管道和氮压机连接，以提供副产品氮气。2.根据权利要求1所述的低纯度富氧制取装置，其特征在于，还包括液氮泵，液氮泵设置于冷箱内；精馏塔I顶部的压力氮气出口和冷凝蒸发器I连接外，还和主换热器连接；精馏塔II顶部的低压氮气出口只连接冷凝蒸发器II；冷凝蒸发器II的低压液氮出口和精馏塔II顶部连接外，还和液氮泵连接，液氮泵和精馏塔I顶部连接，液氮泵和精馏塔I顶部的连接管路上设有角式冷阀；主换热器的压力氮气部分复热出口和透平膨胀机连接；外部副产品氮气管道直接提供副产品氮气。3.利用权利要求1所述的低纯度富氧制取装置进行低纯度富氧制取，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；步骤二、将纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余部分进入主换热器冷却至饱和并带有一定含湿后进入精馏塔I底部精馏分离为压力氮气和...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡晖，何森林，杨正军，
申请(专利权)人：杭州特盈能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33