提高氧气浓度的空分系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种提高氧气浓度的空分系统，包括依次相连的空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统和纯化系统，纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器相连，主换热器出口依次连接液氧蒸发器、换热器和分馏塔下部，纯化系统的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机相连，增压机与分馏塔底部的进口相连，第三条支管与膨胀机的增压端相连，膨胀机增压端与主换热器相连，主换热器与膨胀机进口管线相连，精馏塔的顶部氮气出口管线与主换热器的冷侧进口相连，纯化系统的出口管线的第四支管与膨胀机进口管线相连，膨胀机的出口管道上设置有与其相连的氮气管线，该氮气管线与氮气储罐相连。能保证氧气含量持续稳定的达到99.5％以上。

Air separation system for increasing oxygen concentration

【技术实现步骤摘要】
提高氧气浓度的空分系统
本技术涉及一种提高氧气浓度的空分系统，属于化工领域。
技术介绍
氮肥厂，空分系统所产氧气供合成氨装置生产使用，氮气供合成氨装置氨压机密封气和日常检修置换管线使用。空分系统的主要设备有：离心式空气压缩机(包括空气压缩主机和增压机)、冷却系统、纯化系统、主换热器、膨胀机、冷箱(包括精馏塔和分馏塔)等。空分装置的工艺过程：原料空气自过滤器底部吸入，经空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。空气经过滤后在离心式空压机中压缩至0.52MPa左右，然后进入冷却系统，温度降至8-10℃，再进入纯化系统，空气中的二氧化碳，碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附分离，空气得到净化。空气净化后分为三路：一路空气经过第一主换热器换热降温后从分馏塔的下部进入；另一路空气进入离心式空气压缩机的增压机进行增压，压力升高至1.1MPa左右，然后依次进入主换热器、1#液氧蒸发器、换热器换热后，经过节流阀节流制冷后从分馏塔的下部进入；第三路空气进入膨胀机的增压端增压，压力提高至0.55MPa左右后进入主换热器进行换热降温，然后空气进入膨胀机进行膨胀制冷，最后空气温度降到-170.7℃左右后从精馏塔的中下部进入。主换热器有多个进口管线和多个出口管线。进入分馏塔内的空气首先进行初步分离，在分馏塔的底部是含氧浓度约40％左右的富氧液态空气，分馏塔的顶部是液氮。富氧液空从分馏塔的底部出来后进入精馏塔的中部，液氮从分馏塔的顶部出来后从精馏塔的上部进入。富氧液空在精馏塔中继续进行精馏提纯，最终希望在精馏塔底部的液氧浓度提高至99.5％以上。从精馏塔顶部出来的低温氮气进主换热器与空气进行换热，最大限度的通过换热把低温氮气中的冷量回收到分馏塔和精馏塔中继续进行利用。(见工艺流程示意图1)但是该系统在实际运行中，经常会出现氧气浓度低于工艺指标(工艺指标要求O2浓度≥99.5％)的情况，氧气浓度低，且不稳定，由于氧气是用来供给合成氨生产用的，一旦氧气浓度指标下降，氧气中的惰性气体就会增加，一旦惰性气体进入合成氨工艺系统，就会造成合成氨的消耗增加，生产成本就会不断上涨。
技术实现思路
针对上述技术问题，本技术的目的在于提供一种提高氧气浓度的空分系统，保证氧气浓度能稳定的大于工艺指标。为了实现上述目的，本技术的技术方案为：一种提高氧气浓度的空分系统，包括依次相连的空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统和纯化系统，空气经空气过滤器过滤后进入离心式空气压缩机进行压缩，压缩后的空气经过冷却系统降温后进入纯化系统，所述纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器的第一热侧进口相连，所述主换热器的第一冷侧空气出口管线与分馏塔下部进口相连，所述纯化系统的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机的进口管线相连，所述离心式空气压缩机的增压机的出口管线与所述主换热器的第二热侧进口相连，所述主换热器的第二冷侧出口液氧蒸发器相连，所述液氧蒸发器的出口与换热器的热侧进口相连，所述换热器的冷侧出口管线与分馏塔下部的进口相连，所述换热器的冷侧出口管线上设置有节流阀，所述纯化系统的第三条支管与膨胀机的增压端的进口管线相连，所述膨胀机增压端出来的增压气体从主换热器的第三热侧进口进入主换热器降温，所述主换热器的第三冷侧出口管道与膨胀机进口管线相连，气体经过膨胀机降压膨胀后从精馏塔的中下部进口进入精馏塔，所述精馏塔的顶部氮气出口管线与主换热器的冷侧进口相连，其特征在于：所述纯化系统的出口管线还分出第四支管，该第四支管与膨胀机进口管线相连，所述第四支管上设置有第一温度调节阀；所述膨胀机的出口管道上设置有与其相连的氮气管线，该氮气管线与氮气储罐相连，所述氮气管线上设置有第二温度调节阀。采用上述方案，通过打开第一温度调节阀，把未经过增压和换热降温的空气加入膨胀机的进口管线，调节提高膨胀机进口空气的温度，降低膨胀机的制冷量，从而达到提高氧气的浓度的目的。通过打开第二温度调节阀组，把氮气加入管道，提高进入精馏塔的空气温度，从而最终达到提高氧气的浓度。该系统运行后，氧气浓度能持续满足大于等于99.5％上述方案中：所述第一温度调节阀的前后侧的第四支管上分别设置阀门，在所述第四支管上还设置有旁路支管，该旁路支管的起始端分别位于前侧的阀门的前方以及后侧的阀门后方，在该旁路支管上设置有阀门。上述方案中：所述第二温度调节阀前后侧的氮气管线上分别设置有阀门，该氮气管线上也设置有旁路支管，该旁路支管的起始端分别位于前侧的阀门的前方以及后侧的阀门的后方，该旁路支管上也设置有阀门。有益效果：通过以上改造，空分装置生产的氧气浓度能长期稳定的维持在工艺指标以上(≥99.5％)，氧气浓度得到明显的提高，且能稳定持续，从氧气中带入合成氨中的惰性气体明显减少，降低了合成氨的天然气消耗，从而降低了合成氨的生产成本，节能降耗明显。附图说明图1是本技术的改进前的工艺流程图。图2为本技术的工艺流程图。具体实施方式下面通过实施例并结合附图，对本技术作进一步说明：实施例1，如图2所示，提高氧气浓度的空分系统由空气过滤器1、离心式空气压缩机2、离心式空气压缩机的增压机201、冷却系统3、纯化系统4、主换热器5、冷箱(包括精馏塔6个分馏塔7)、膨胀机8、膨胀机增压端801液氧蒸发器9、氮气储罐10、节流阀11、第一温度调节阀12、第二温度调节阀13、换热器14以及管道和阀门组成。图中所有的主换热器5为同一个设备，为了画图方便在过个部位出现。空气过滤器1、离心式空气压缩机2、离心式空气压缩机的增压机201、冷却系统3、纯化系统4、主换热器5、冷箱(包括精馏塔6个分馏塔7)、膨胀机8、膨胀机增压端801、液氧蒸发器9、氮气储罐10、节流阀11、第一温度调节阀12、第二温度调节阀13、换热器14的结构均为现有技术。在此不做赘述。空气经空气过滤器1过滤后进入离心式空气压缩机2进行压缩，压缩后的空气经过冷却系统3降温后进入纯化系统4，在纯化系统4中空气中的二氧化碳、碳氢化合物及残留的水蒸气被吸附分离，空气得到净化。纯化系统4的出口管线的其中一条支管与主换热器5的第一热侧进口相连，主换热器5的第一冷侧空气出口管线与分馏塔7下部进口相连。纯化系统4的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机201的进口管线相连，离心式空气压缩机2的增压机的出口管线与主换热器5的第二热侧进口相连，主换热器5的第二冷侧出口液氧蒸发器9相连，所述液氧蒸发器9的出口与换热器14的热侧进口相连，所述换热器14的冷侧出口管线与分馏塔7下部的进口相连，所述换热器14的冷侧出口管线上设置有节流阀11。纯化系统4的第三条支管与膨胀机的增压端801的进口管线相连，膨胀机增压端801出来的增压气体从主换热器5的第三热侧进口进入主换热器5降温，主换热器5的冷侧出口管道与膨胀机8进口管线相连，气体经过膨胀机8降压膨胀后从精馏塔6的中下部进口进入精馏塔6，精馏塔6的顶部氮气出口管线与第一主换热器5的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高氧气浓度的空分系统，包括依次相连的空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统和纯化系统，空气经空气过滤器过滤后进入离心式空气压缩机进行压缩，压缩后的空气经过冷却系统降温后进入纯化系统，所述纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器的第一热侧进口相连，所述主换热器的第一冷侧空气出口管线与分馏塔下部进口相连，所述纯化系统的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机的进口管线相连，所述离心式空气压缩机的增压机的出口管线与所述主换热器的第二热侧进口相连，所述主换热器的第二冷侧出口液氧蒸发器相连，所述液氧蒸发器的出口与换热器的热侧进口相连，所述换热器的冷侧出口管线与分馏塔下部的进口相连，所述换热器的冷侧出口管线上设置有节流阀，所述纯化系统的第三条支管与膨胀机的增压端的进口管线相连，所述膨胀机增压端出来的增压气体从主换热器的第三热侧进口进入主换热器降温，所述主换热器的第三冷侧出口管道与膨胀机进口管线相连，气体经过膨胀机降压膨胀后从精馏塔的中下部进口进入精馏塔，所述精馏塔的顶部氮气出口管线与主换热器的冷侧进口相连，其特征在于：所述纯化系统的出口管线还分出第四支管，该第四支管与膨胀机进口管线相连，所述第四支管上设置有第一温度调节阀；所述膨胀机的出口管道上设置有与其相连的氮气管线，该氮气管线与氮气储罐相连，所述氮气管线上设置有第二温度调节阀。/n...

【技术特征摘要】
1.一种提高氧气浓度的空分系统，包括依次相连的空气过滤器、离心式空气压缩机、冷却系统和纯化系统，空气经空气过滤器过滤后进入离心式空气压缩机进行压缩，压缩后的空气经过冷却系统降温后进入纯化系统，所述纯化系统的出口管线的其中一条支管与主换热器的第一热侧进口相连，所述主换热器的第一冷侧空气出口管线与分馏塔下部进口相连，所述纯化系统的出口管线的第二条支管与离心式空气压缩机的增压机的进口管线相连，所述离心式空气压缩机的增压机的出口管线与所述主换热器的第二热侧进口相连，所述主换热器的第二冷侧出口液氧蒸发器相连，所述液氧蒸发器的出口与换热器的热侧进口相连，所述换热器的冷侧出口管线与分馏塔下部的进口相连，所述换热器的冷侧出口管线上设置有节流阀，所述纯化系统的第三条支管与膨胀机的增压端的进口管线相连，所述膨胀机增压端出来的增压气体从主换热器的第三热侧进口进入主换热器降温，所述主换热器的第三冷侧出口管道与膨胀机进口管线相连，气体经过膨胀机降...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炜，
申请(专利权)人：中化重庆涪陵化工有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50