降低能耗的空气分离工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，其特征在于，包括如下步骤：将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。本发明专利技术提供一种降低能耗的空气分离工艺，通过液氮冷量的回收利用，可生产出高纯常压或带压氮气产品，还能得到氧气产品和液氧产品，显著提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】
降低能耗的空气分离工艺
本专利技术涉及空气分离
，尤其涉及一种降低能耗的空气分离工艺。
技术介绍
空气分离是指利用空气中各组分的物理性质的差异，应用低温冷冻原理从空气中分离出氧、氮和氩、氦等稀有气体等组分的过程。其中，低温精馏分离空气制取氧氮的方法广泛应用于大型空分系统的实际生产中，通常采用高压下塔配合低压上塔的热耦合双塔工艺流程来制取氧氮双高产品，即通过精馏分离制取低沸点的高纯带压氮气，同时得到高纯低压氮气，和高纯或富氧气体和部分液体产品。然而，现有空分工艺流程设计主要基于氧氮双高产品的生产目的，虽然能生产双高产品，但同时产生的能耗也相对较高；而且，低能耗的富氧流程主要用于满足富氧燃烧等新工艺流程，不能高效生产高纯氮产品，且双塔双高流程和富氧流程液体制取比例有限。与此同时，对于液氮储罐中液氮汽化后供气的场合，常用空气汽化器将液氮汽化，导致液氮冷量直接浪费。虽然已有关于利用液体冷量的报道，但其均是仅仅利用了液体的冷量，没有充分利用上塔的精馏潜力，使能耗依然较高，并且没有考虑到同时制取高纯气体产品。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术的不足，提供一种能够产生高纯气体产品并且高效的降低能耗的空气分离工艺。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，其特征在于，包括如下步骤：将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。根据本专利技术的一个实施方案，空气经依次连通的压缩装置、预冷装置和净化装置进行压缩、预冷及净化预处理，再经所述主换热器冷却到空气的露点温度；将冷却的空气送入所述高压下塔内，在所述高压下塔的顶部得到氮气，在所述高压下塔的底部得到富氧液空；再将富氧液空送入所述低压上塔内部进一步精馏，在所述低压上塔的底部产生纯氧产品或富氧产品，在所述低压上塔的顶部得到纯氮气产品。根据本专利技术的一个实施方案，将所述高压下塔顶部、所述主换热器和所述膨胀机依次连通，从所述高压下塔的顶部生成的氮气的至少一部分抽取出后，先将其送至所述主换热器进行复热，再送至所述膨胀机膨胀至所需压力。根据本专利技术的一个实施方案，经所述膨胀机膨胀后得到的压力氮气再次经所述主换热器复热，并作为压力氮气产品输出。根据本专利技术的一个实施方案，所述高压下塔和低压上塔之间还设有冷凝蒸发器，将所述高压下塔的顶部得到氮气抽取出至少一部分送入所述冷凝蒸发器得到液氮。根据本专利技术的一个实施方案，将液氮的至少一部分作为回流液自所述高压下塔的顶部流下，将液氮的至少一部分送至所述低压上塔的顶部作为所述低压上塔内的回流液参与精馏。根据本专利技术的一个实施方案，所述高压下塔和低压上塔之间还设有冷凝蒸发器，富氧液空在所述低压上塔内经过精馏后，在所述低压上塔的底部生成的液态形式的纯氧产品或富氧产品，将液态形式的纯氧产品或富氧产品的至少一部分送至与所述低压上塔的底部连通的液氧储存装置内。根据本专利技术的一个实施方案，将液态形式的纯氧产品的至少一部分送至所述冷凝蒸发器，得到纯氧气产品。根据本专利技术的一个实施方案，得到的纯氮气产品、纯氧气产品或压力氮气产品经所述主换热器复热后作为产品输出。根据本专利技术的一个实施方案，将液氮从外接的液氮储罐送入所述低压上塔的顶部，所需液氮的消耗量为30Nm3/h以上。本专利技术提供一种降低能耗的空气分离工艺，通过液氮冷量的回收利用，可生产出高纯常压或带压氮气产品，还能得到氧气产品和液氧产品，显著提高了生产效率，使其启停机更为迅速；并且没有膨胀空气进上塔，变工况能力强、变工况上塔更稳定，可根据液氧的需求量改变液氮的使用量，液氧生产变负荷能力强，在低压上塔中调节生产不同纯度的氧产品时，工况也能更稳定。同时，本专利技术工艺中通过压力氮气膨胀提供一部分冷量，并且回收部分功，显著降低了能耗。这在生产富氧产品时充分利用了上塔的精馏潜力。因此，本专利技术的降低能耗的空气分离工艺能更加高效地同时生产高纯常压或带压氮气、氧气和液氧产品。附图说明图1为本专利技术实施例提供的降低能耗的空气分离工艺的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的描述。本专利技术提供的降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，包括如下步骤：将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。本专利技术提供的降低能耗的空气分离工艺在低压上塔生产纯氧产品时，从低压上塔的顶部补充液氮，会使整个精馏系统的冷量得到补充；而在低压上塔生产富氧产品时，由于上塔内的回流比较实际上塔内所需的回流比大，低压上塔内的精馏潜力往往得不到充分利用，因此将高压下塔与膨胀机连接，抽取出高压下塔顶部生成的部分氮气，减少低压上塔回流比的同事，还能从膨胀机内得到冷量，充分利用上塔的精馏潜力。空气经依次连通的压缩装置、预冷装置和净化装置进行压缩、预冷及净化预处理，再经所述主换热器冷却到空气的露点温度；将冷却的空气送入所述高压下塔内，在所述高压下塔的顶部得到氮气，在所述高压下塔的底部得到富氧液空；再将富氧液空送入所述低压上塔内部进一步精馏，在所述低压上塔的底部产生纯氧产品或富氧产品，在所述低压上塔的顶部得到纯氮气产品。本专利技术的空气分离工艺不仅能实现富氧产品生产和纯氧产品生产两种工况的切换，还能在生产富氧产品时，充分利用上塔的精馏潜力，降低生产能耗。将所述高压下塔顶部、所述主换热器和所述膨胀机依次连通，从所述高压下塔的顶部生成的氮气的至少一部分抽取出后，先将其送至所述主换热器进行复热，再送至所述膨胀机膨胀至所需压力。经所述膨胀机膨胀后得到的压力氮气再次经所述主换热器复热，并作为压力氮气产品输出。将高压下塔顶部、主换热器和膨胀机依次连通后，高压下塔顶部生成的氮气抽取出一部分后送至主换热器进行复热到一定温度，再将其送至膨胀机膨胀，这就能避免氮气在膨胀过程中产生液体而导致膨胀机的损坏；同时，由于高温高晗降，单位质量氮气在膨胀机内膨胀能产生更多的冷量。最后从膨胀机输出带有一定压力的氮气产品，再次经过主换热器复热后作为压力氮气产品输出。所述高压下塔和低压上塔之间还设有冷凝蒸发器，将所述高压下塔的顶部得到氮气抽取出至少一部分送入所述冷凝蒸发器得到液氮。将液氮的至少一部分作为回流液自所述高压下塔的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，其特征在于，包括如下步骤：/n将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，其特征在于，包括如下步骤：
将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。


2.根据权利要求1所述的降低能耗的空气分离工艺，其特征在于，空气经依次连通的压缩装置、预冷装置和净化装置进行压缩、预冷及净化预处理，再经所述主换热器冷却到空气的露点温度；将冷却的空气送入所述高压下塔内，在所述高压下塔的顶部得到氮气，在所述高压下塔的底部得到富氧液空；再将富氧液空送入所述低压上塔内部进一步精馏，在所述低压上塔的底部产生纯氧产品或富氧产品，在所述低压上塔的顶部得到纯氮气产品。


3.根据权利要求2所述的降低能耗的空气分离工艺，其特征在于，将所述高压下塔顶部、所述主换热器和所述膨胀机依次连通，从所述高压下塔的顶部生成的氮气的至少一部分抽取出后，先将其送至所述主换热器进行复热，再送至所述膨胀机膨胀至所需压力。


4.根据权利要求3所述的降低能耗的空气分离工艺，其特征在于，经所述膨胀机膨胀后得到的压力氮气再次经所述主换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛祥龙，叶恒扬，张宏林，林序飞，任小强，
申请(专利权)人：上海加力气体有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31