空气分离与提纯系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空气分离与提纯系统及方法。所述空气分离与提纯系统包括依次连接的空气过滤与压缩设备、空气冷却与筛分设备、空气增压与膨胀设备、第一精馏塔组件以及第二精馏塔组件。本发明专利技术提供的空气分离与提纯系统能够高效的分离出纯氧、纯氮及纯氩的产品。

Air Separation and Purification System and Method

The invention discloses an air separation and purification system and method. The air separation and purification system comprises sequentially connected air filtration and compression equipment, air cooling and screening equipment, air pressurization and expansion equipment, first distillation column assembly and second distillation column assembly. The air separation and purification system provided by the invention can efficiently separate pure oxygen, pure nitrogen and pure argon products.

【技术实现步骤摘要】
空气分离与提纯系统及方法
本专利技术涉及空气分离
，具体涉及一种空气分离与提纯系统及方法。
技术介绍
空分设备常常以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻等方法可以把空气变成液态再经过精馏出液态气体，还可以从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体。在现有技术中，空分设备为了提高气体的纯度而做出不懈的努力。空分设备一般包括空压机、纯化器以及精馏塔。空压机，又称空气压缩机，一般就是提供气源动力，是气动系统的核心设备机电引气源装置中的主体，它是将原动(通常是电动机)的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。相关技术中，空分设备无法高效的分离出纯氧、纯氮及纯氩的产品。因此，有必要提供一种新的空气分离与提纯系统及方法解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种空气分离与提纯系统，旨在解决相关技术中的分设备无法高效的分离出纯氧、纯氮及纯氩的产品的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提出的空气分离与提纯系统包括依次连接的空气过滤与压缩设备、空气冷却与筛分设备、空气增压与膨胀设备、第一精馏塔组件以及第二精馏塔组件；其中，所述空气过滤与压缩装置用于抽取大气中的空气，并过滤所述空气中的机械杂质，所述机械杂质包括灰尘；所述空气冷却与筛分设备用于冷却过滤后的空气，并清除过滤后的空气中的水份和二氧化碳；所述空气增压与膨胀设备用于对清除水份和二氧化碳的空气进行增压和膨胀，以获取液化空气所需的冷量；所述第一精馏塔组件用于将增压和膨胀后的空气冷却至液化临界温度，并从冷却至液化临界温度的空气中精馏分离出纯氧产品与纯氮产品；所述第二精馏塔组件用于从精馏后的空气中精馏分离出纯氩产品。优选地，所述空气过滤与压缩设备包括空气过滤器AF和空压机TC1，所述空压机TC1连接所述空气过滤器AF与所述空气冷却与筛分设备。优选地，所述空气冷却与筛分设备包括空冷塔AC、水冷塔WC及分子筛吸附器组件，所述空冷塔AC与水冷塔WC并联，所述分子筛吸附器组件连接所述空冷塔AC与所述空气增压与膨胀设备，其中，所述空压机TC1连接所述空气过滤器AF与所述空冷塔AC。优选地，所述空气增压与膨胀设备包括空气增压机TC2及膨胀机ET，其中，所述分子筛吸附器组件、所述空气增压机TC2、所述膨胀机ET以及所述第一精馏塔组件依次连接。优选地，所述第一精馏塔组件包括主换热器E1、下塔C1、冷凝蒸发器K1、上塔C2及液氧泵OP，所述冷凝蒸发器K1设于所述下塔C1与所述上塔C2之间，所述液氧泵OP与所述冷凝蒸发器K1连接，所述下塔C1与所述主换热器E1连接，所述膨胀机ET与所述主换热器E1连接。优选地，所述第二精馏塔组件包括过冷器E2、粗氩Ⅰ塔C701、粗氩Ⅱ塔C702、精氩塔C703、粗氩冷凝器K701、精氩冷凝器K703、精氩蒸发器K704及循环粗氩泵AP，所述精氩塔C703设于所述精氩冷凝器K703与所述精氩蒸发器K704之间，所述粗氩冷凝器K701设于所述粗氩Ⅱ塔C702上方，所述循环粗氩泵AP连接所述粗氩Ⅰ塔C701与所述粗氩Ⅱ塔C702，所述过冷器E2与所述下塔C1连接。优选地，所述空气分离与提纯系统还包括电加热器EH，所述电加热器EH连接所述分子筛吸附器组件以及所述主换热器E1。本专利技术还提供一种空气分离与提纯方法，包括如下步骤：抽取大气中的空气，并过滤所述空气中的机械杂质；冷却过滤后的空气，并清除过滤后的空气中的水份和二氧化碳；对清除水份和二氧化碳的空气进行增压和膨胀，以获取液化空气所需的冷量；将增压和膨胀后的空气冷却至液化临界温度，并从冷却至液化临界温度的空气中精馏分离出纯氧产品与纯氮产品；从精馏后的空气中精馏分离出纯氩产品。优选地，所述空气分离与提纯的方法还包括，危险杂质的排放。本专利技术提出的空气分离与提纯系统中，所述空气过滤与压缩装置用于抽取大气中的空气，并过滤所述空气中的机械杂质，所述机械杂质包括灰尘；所述空气冷却与筛分设备用于冷却过滤后的空气，并清除过滤后的空气中的水份和二氧化碳；所述空气增压与膨胀设备用于对清除水份和二氧化碳的空气进行增压和膨胀，以获取液化空气所需的冷量；所述第一精馏塔组件用于将增压和膨胀后的空气冷却至液化临界温度，并从冷却至液化临界温度的空气中精馏分离出纯氧产品与纯氮产品；所述第二精馏塔组件用于从精馏后的空气中精馏分离出纯氩产品；从而实现高效安全的提取纯氧产品、纯氮产品及纯氩产品。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供的空气分离与提纯系统一较优实施例的设计原理图。标号说明：AF-空气过滤器、TC1-空压机、TC2-空气增压机、AC-空冷塔、WC-水冷塔、MS1及MS2-分子筛吸附器、SL-消声器、EH-电加热器、ET-膨胀机、E1-主换热器、C1-下塔、C2-上塔、K1-冷凝蒸发器、E2-过冷器、C701-粗氩Ⅰ塔、C702-粗氩Ⅱ塔、K701-粗氩冷凝器、AP-循环氩泵、C703-精氩塔、K703-精氩冷凝器、K704-精氩蒸发器、NC-氮压机、OP-液氧泵。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术提出一种空气分离与提纯系统。请参阅图1，在本专利技术的一实施例中，空气分离与提纯的系统包括依次连接的空气过滤与压缩设备、空气冷却与筛分设备、空气增压与膨胀设备、第一精馏塔组件以及第二精馏塔组件；其中，所述空气过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气分离与提纯系统，其特征在于，包括依次连接的空气过滤与压缩设备、空气冷却与筛分设备、空气增压与膨胀设备、第一精馏塔组件以及第二精馏塔组件；其中，所述空气过滤与压缩装置用于抽取大气中的空气，并过滤所述空气中的机械杂质，所述机械杂质包括灰尘；所述空气冷却与筛分设备用于冷却过滤后的空气，并清除过滤后的空气中的水份和二氧化碳；所述空气增压与膨胀设备用于对清除水份和二氧化碳的空气进行增压和膨胀，以获取液化空气所需的冷量；所述第一精馏塔组件用于将增压和膨胀后的空气冷却至液化临界温度，并从冷却至液化临界温度的空气中精馏分离出纯氧产品与纯氮产品；所述第二精馏塔组件用于从精馏后的空气中精馏分离出纯氩产品。

【技术特征摘要】
1.一种空气分离与提纯系统，其特征在于，包括依次连接的空气过滤与压缩设备、空气冷却与筛分设备、空气增压与膨胀设备、第一精馏塔组件以及第二精馏塔组件；其中，所述空气过滤与压缩装置用于抽取大气中的空气，并过滤所述空气中的机械杂质，所述机械杂质包括灰尘；所述空气冷却与筛分设备用于冷却过滤后的空气，并清除过滤后的空气中的水份和二氧化碳；所述空气增压与膨胀设备用于对清除水份和二氧化碳的空气进行增压和膨胀，以获取液化空气所需的冷量；所述第一精馏塔组件用于将增压和膨胀后的空气冷却至液化临界温度，并从冷却至液化临界温度的空气中精馏分离出纯氧产品与纯氮产品；所述第二精馏塔组件用于从精馏后的空气中精馏分离出纯氩产品。2.如权利要求1所述的空气分离与提纯系统，其特征在于，所述空气过滤与压缩设备包括空气过滤器AF和空压机TC1，所述空压机TC1连接所述空气过滤器AF与所述空气冷却与筛分设备。3.如权利要求2所述的空气分离与提纯系统，其特征在于，所述空气冷却与筛分设备包括空冷塔AC、水冷塔WC及分子筛吸附器组件，所述空冷塔AC与水冷塔WC并联，所述分子筛吸附器组件连接所述空冷塔AC与所述空气增压与膨胀设备，其中，所述空压机TC1连接所述空气过滤器AF与所述空冷塔AC。4.如权利要求3所述的空气分离与提纯系统，其特征在于，所述空气增压与膨胀设备包括空气增压机TC2及膨胀机ET，其中，所述分子筛吸附器组件、所述空气增压机TC2、所述膨胀机ET以及所述第一精馏塔组件依次连接。5.如权利要求4所述的空气分离与提纯系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志猛，陈小东，季永，李强，
申请(专利权)人：侨源气体福州有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35