本发明专利技术公开的属于空气分离技术领域，具体为一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法，包括自洁式过滤器、离心式压缩机、预冷系统、分子纯化器、空气增压机、透平膨胀机、精馏塔、液氧泵、主换热器和氧气压缩机，所述自洁式过滤器通过管道与离心式压缩机连接，所述离心式压缩机通过管道与预冷系统连接，所述预冷系统通过管道与分子纯化器连接，本装置相比于传统的空分设备，其结构数量较少，这样不但使得操作较为简单，而且还方便设备的维修，另外结构数量降低，还可以降低设备体积，进而便于空分设备的摆放与安装。进而便于空分设备的摆放与安装。进而便于空分设备的摆放与安装。
【技术实现步骤摘要】
一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法
[0001]本专利技术涉及空气分离
，具体为一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法。
技术介绍
[0002]空气分离装置必须要有压缩系统、预冷系统、纯化系统、换热系统和精馏系统，而现有的内外压缩流程的主要区别在于精馏和换热，二者的区别如下：外压缩流程：1、出冷箱的氧气状态为低压状态，通过氧气压缩机将氧气加压后送往用户；2、从分子筛纯化器过来的空气经膨胀机膨胀后大部分进入上塔中部精馏，而另一小部分旁通经主换热器复热后进入污氮管道。内压缩流程：1、抽取主冷液氧，通过液氧泵将液氧加压到所需的压力，然后在主换热器复热至常温后直接送往用户；2、从分子筛纯化器过来的空气经空气增压机增压后后，一部分经主换热器复热进入下塔，另一部分经膨胀机绝热膨胀也进入下塔。
[0003]由于现有的技术中，内压缩流程和外压缩流程所用的换热系统和精馏系统不同，所以现有的技术中会在空气分离装置中安装两套换热系统和两套精馏系统，以用于内外压缩流程的切换，这使得空气分离装置内部的结构变多，管道更加复杂，这不但增加了设备的维修难度，同时还会导致设备的体积过于庞大，
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的现有的空气分离装置中需要安装两套换热系统和两套精馏系统的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法，包括自洁式过滤器、离心式压缩机、预冷系统、分子纯化器、空气增压机、透平膨胀机、精馏塔、液氧泵、主换热器和氧气压缩机，所述自洁式过滤器通过管道与离心式压缩机连接，所述离心式压缩机通过管道与预冷系统连接，所述预冷系统通过管道与分子纯化器连接；
[0006]所述空气增压机和主换热器分别通过管道与分子纯化器连接，所述空气增压机通过管道分别与主换热器及透平膨胀机连接，所述透平膨胀机和主换热器分别通过管道与精馏塔连接；
[0007]所述精馏塔与主换热器之间连接有氮气管道和氧气管道，所述氮气管道的本体上设置有常压管道和增压管道，所述常压管道的本体上设置有常压排氮截止阀，所述增压管道的本体上设置有持压阀，所述氧气管道的本体上设置有内压缩管道和外压缩管道，所述内压缩管道的本体上设置有进液截止阀和液氧泵，所述外压缩管道的本体上设置有出液截止阀；
[0008]所述主换热器的本体上连接有高压排氧管道和低压排氧管道，所述高压排氧管道的本体上设置有高压排氧截止阀，所述低压排氧管道的本体上设置有氧气压缩机和低压排
氧截止阀。
[0009]优选的，所述进液截止阀和低压排氧截止阀的数量均为两个，两个所述进液截止阀分别位于液氧泵进出端的两侧，两个所述低压排氧截止阀分别位于氧气压缩机进出端的两侧。
[0010]优选的，所述主换热器包括预换热器和正换热器，所述正换热器之间连接有空气传输管道、氮气传输管道和氧气传输管道，所述低压排氧管道与氧气传输管道连接，所述氧气传输管道的本体上设置有通气截止阀，所述通气截止阀位于靠近正换热器的一侧。
[0011]优选的，所述预换热器和正换热器均包括保温正流管、氧气反流管及氮气反流管，所述氧气反流管及氮气反流管均位于保温正流管的内腔中，所述预换热器和正换热器均设置呈涡状线型。
[0012]优选的，所述预换热器的氧气反流管及氮气反流管均呈涡状线型，所述正换热器的氧气反流管及氮气反流管均设置呈螺旋线型。
[0013]优选的，所述主换热器位于精馏塔上塔的下方。
[0014]一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置分离空气的方法，该能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置分离空气的方法如下：
[0015]步骤一：正常工作时，外界空气经过自洁式过滤器(T1)后被除去灰尘和机械杂质，然后进入离心式压缩机(T2)进行压缩，随后进入预冷系统(T3)被清洗降温，随后进入分子纯化器(T4)中被去除水分、二氧化碳及碳氢化合物气体，随后通过分子纯化器(T4)的空气被分为三部分，一部分进入仪表空气系统，一部分进入主换热器(E5)，剩余的一部分进入空气增压机(E1)，通过空气增压机(E1)的空气被分为两路，其中一路通过透平膨胀机(E2)后进入精馏塔(E3)下塔的上侧，另外一路通过主换热器(E5)后进入精馏塔(E3)下塔的底部；
[0016]步骤二：进行内压缩流程时，关闭出液截止阀(Q4)和低压排氧截止阀(Q6)，打开常压排氮截止阀(Q1)、进液截止阀(Q3)和高压排氧截止阀(Q5)，此时液氧泵(E4)从精馏塔(E3)的上塔中抽取液氧，液氧通过内压缩管道(OL10)进入氧气管道，然后进入主换热器(E5)，随后从高压排氧管道(OL11)排出，氮气则通过常压管道(NL10)进入氮气管道，随后进入主换热器(E5)，然后排出；
[0017]步骤三：进行外压缩流程时，关闭常压排氮截止阀(Q1)、进液截止阀(Q3)和高压排氧截止阀(Q5)，打开出液截止阀(Q4)和低压排氧截止阀(Q6)，此时精馏塔(E3)内氮气浓度增大，精馏塔(E3)内压力增大，此时压力将液氧挤压出精馏塔(E3)，液氧从外压缩管道(OL20)进入氧气管道，然后进入主换热器(E5)，随后从低压排氧管道(OL21)进入氧气压缩机(E6)加压，然后再通过低压排氧管道(OL21)排出，当精馏塔(E3)内压力过大时，氮气压力冲开持压阀(Q2)，此时氮气通过增压管道(NL20)进入氮气管道，随后进入主换热器(E5)，然后排出。
[0018]优选的，两个所述进液截止阀(Q3)同开同闭，两个所述低压排氧截止阀(Q6)同开通闭。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]1)传统的空分设备中的外压缩流程需要向精馏塔的上塔中充气，以提高精馏塔内的气压，从而通过气压将精馏塔内的液压排出，而内压缩流程是依靠液氧泵将液氧增压抽出的，这导致两者的精馏系统无法合并，本专利技术中通过持压阀封闭氮气管道，当进行外压缩
流程时，精馏塔内氮气无法及时排出，从而使得精馏塔内气压增高，当气压足以将液氧压出后，气压继续增大则会冲开持压阀，此时精馏塔内的氮气也会排出，当精馏塔内气压降低时，持压阀自动闭合，精馏塔内气压无法再次排出；
[0021]2)在换热系统中将外压缩流程和外压缩流公用一组主换热器，这样又可以降低主换热器的数量，进而降低主换热器的占用空间，从而降低空分设备内的结构；
[0022]3)本装置相比于传统的空分设备，其结构数量较少，这样不但使得操作较为简单，而且还方便设备的维修，另外结构数量降低，还可以降低设备体积，进而便于空分设备的摆放与安装。
附图说明
[0023]图1为本专利技术空气分离流程简图；
[0024]图2为本专利技术主换热器内部气液流向简图；
[0025]图3为本专利技术预换热器截面结构示意图；
[0026]图4为本专利技术正换热器内部氧气反流管结构示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置及方法，包括自洁式过滤器(T1)、离心式压缩机(T2)、预冷系统(T3)、分子纯化器(T4)、空气增压机(E1)、透平膨胀机(E2)、精馏塔(E3)、液氧泵(E4)、主换热器(E5)和氧气压缩机(E6)，其特征在于：所述自洁式过滤器(T1)通过管道与离心式压缩机(T2)连接，所述离心式压缩机(T2)通过管道与预冷系统(T3)连接，所述预冷系统(T3)通过管道与分子纯化器(T4)连接；所述空气增压机(E1)和主换热器(E5)分别通过管道与分子纯化器(T4)连接，所述空气增压机(E1)通过管道分别与主换热器(E5)及透平膨胀机(E2)连接，所述透平膨胀机(E2)和主换热器(E5)分别通过管道与精馏塔(E3)连接；所述精馏塔(E3)与主换热器(E5)之间连接有氮气管道和氧气管道，所述氮气管道的本体上设置有常压管道(NL10)和增压管道(NL20)，所述常压管道(NL10)的本体上设置有常压排氮截止阀(Q1)，所述增压管道(NL20)的本体上设置有持压阀(Q2)，所述氧气管道的本体上设置有内压缩管道(OL10)和外压缩管道(OL20)，所述内压缩管道(OL10)的本体上设置有进液截止阀(Q3)和液氧泵(E4)，所述外压缩管道(OL20)的本体上设置有出液截止阀(Q4)；所述主换热器(E5)的本体上连接有高压排氧管道(OL11)和低压排氧管道(OL21)，所述高压排氧管道(OL11)的本体上设置有高压排氧截止阀(Q5)，所述低压排氧管道(OL21)的本体上设置有氧气压缩机(E6)和低压排氧截止阀(Q6)。2.根据权利要求1所述的一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，其特征在于：所述进液截止阀(Q3)和低压排氧截止阀(Q6)的数量均为两个，两个所述进液截止阀(Q3)分别位于液氧泵(E4)进出端的两侧，两个所述低压排氧截止阀(Q6)分别位于氧气压缩机(E6)进出端的两侧。3.根据权利要求1所述的一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，其特征在于：所述主换热器(E5)包括预换热器(E51)和正换热器(E52)，所述正换热器(E52)之间连接有空气传输管道(KL)、氮气传输管道(NL30)和氧气传输管道(OL30)，所述低压排氧管道(OL21)与氧气传输管道(OL30)连接，所述氧气传输管道(OL30)的本体上设置有通气截止阀(Q6)，所述通气截止阀(Q6)位于靠近正换热器(E52)的一侧。4.根据权利要求3所述的一种能实现氧气内外压缩流程互换的空气分离装置，其特征在于：所述预换热器(E51)和正换热器(E52)均包括保温正流管(FL1)、氧气反流管(FL2)及氮气反流管(FL3)，所述氧气反流管(FL2)及氮气反流管(FL3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：许铁，顾晔，许健，
申请(专利权)人：张家港市东南气体灌装有限公司，
类型：发明
国别省市：
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