节能型空分精馏工艺制造技术

本发明专利技术属于空分技术领域，涉及一种节能型空分精馏工艺，包括：1)原料气经热泵精馏塔分离或热耦合精馏塔分离，热泵精馏塔塔顶或热耦合精馏塔塔顶产生产品氮气，热泵精馏塔塔底或热耦合精馏塔塔底产生富氧产品，所述氧产品为液氧或富氧液体；2)步骤1)产生的产品氮气，一部分作为氮产品输出，另一部分经冷凝回流与热泵精馏塔塔内或热耦合精馏塔塔内上升组分换热传质。本发明专利技术提供的节能型空分精馏工艺，极大的节约能量，提升产品气的产量和品质，能用于空分制氮、制氧、制氩，得到的产品多样，且浓度高。度高。度高。

【技术实现步骤摘要】
节能型空分精馏工艺


[0001]本专利技术属于空分
，具体涉及节能型空分精馏工艺。

技术介绍

[0002]空分，是指应用低温冷冻原理从空气中分离出其组分(氧、氮和氩、氦等稀有气体)的过程；一般是先将空气压缩，并冷至很低的温度，或用膨胀方法使空气液化，再在精馏塔中进行分离
。
现有的空分工艺设备较多，流程不同，但是空分工艺的原理是，利用深冷技术把空气进行深度冷冻液化，然后利用空气中氧气、氮气组分沸点的不同，通过精馏的办法在分馏塔内分离成纯氧气污氮气。
[0003]现有的空分精馏制氧制氮，压缩空气冷却后，去除空气中的二氧化碳和碳氢等有害杂质，然后换热冷却到所需的温度，空气进入膨胀机膨胀制冷，然后进行低温分离出氧气、氮气和污氮等废气，虽然现有的工艺和系统能实现空分精馏，但是存在以下问题：现有的空分精馏制氧制氮，采用单塔或耦合双塔精馏，冷量靠制冷补充，冷量消耗大，成本高；现有的空分精馏生产的氨氮产品，产量少，纯度低。

技术实现思路

[0004]针对现有空分制氨氮存在的冷量消耗大，成本高以及产品纯度低的技术问题，本专利技术提供一种节能型空分精馏工艺，极大的节约能量，提升产品气的产量和品质，能用于空分制氮、制氧、制氩，得到的产品多样，且浓度高。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种节能型空分精馏工艺，包括以下步骤：
[0007]1)原料气经热泵精馏塔分离或热耦合精馏塔分离，热泵精馏塔塔顶或热耦合精馏塔塔顶产生产品氮气，热泵精馏塔塔底或热耦合精馏塔塔底产生富氧产品，所述氧产品为液氧或富氧液体；
[0008]2)步骤1)产生的产品氮气，一部分作为氮产品输出，另一部分经冷凝回流与热泵精馏塔塔内或热耦合精馏塔塔内上升组分换热传质。
[0009]进一步的，所述步骤1)中为热泵精馏塔分离时，原料气为液态空气或是低温冷却后空气。
[0010]进一步的，所述步骤2)中，冷凝回流是利用原料气膨胀来驱动产品氮气压缩冷凝为液态后返回热泵精馏塔上部做回流。
[0011]进一步的，所述步骤1)还包括从热泵精馏塔分离出的中间产物，所述中间产物为粗氩氧混合气；通过设置在热泵精馏塔内的隔板将原料气和中间产物分隔在热泵精馏塔的轴向两侧。
[0012]进一步的，所述节能型空分精馏工艺还包括步骤3)：
[0013]3)中间产物经氩热泵精馏塔分离成塔顶富氩轻组分和塔底富氧重组分，富氧组分返回热泵精馏塔回收氧产品；塔顶富氩轻组分分成两部分，一部分回收粗氩气或粗氩液体，
另一部分经压缩冷凝并回流至氩热泵精馏塔的塔顶传质，氩气不断向塔顶富集。
[0014]进一步的，所述步骤1)为热耦合精馏塔时，原料气为污氮、压缩空气和液态空气中的一种或多种。
[0015]进一步的，所述热耦合精馏塔为耦合一体的多级精馏塔，原料气分离过程中，上一级精馏塔塔顶的轻组分气体给下一级精馏塔塔底给热；下一级精馏塔的塔底液体给上一级精馏塔的塔顶气体制冷；塔顶气体冷凝形成氮气产品和液氮回流液，氮气产品输出，液氮回流液回流至精馏塔的顶部传质或直接回收做液氮产品；各级精馏塔的塔底凝液经自重返回上一级精馏塔内回收富氧产品。
[0016]进一步的，所述节能型空分精馏工艺还包括以下步骤：液氮产品经多级热耦合精馏分离产出氮产品气和富氧液体，富氧液体做产品、或做冷源给多级热耦合精馏的塔顶氮气制冷自生复热汽化形成气体氧产品、或返回热耦合精馏塔生产液氧。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]1、本专利技术中，在空分精馏塔内分离空气低温气体及液体空气，在空分精馏塔的塔底压缩空气给热，并与空分精馏塔的塔顶热泵循环载入的冷液进行传质，塔顶产氮气及液氮，塔底产液氧，然后结合粗氩精馏塔进一步产粗氩，塔底氧氩混合液返回主精馏塔回收氧气，实现单塔热泵精馏空分制氨氮，节省热量，提升氨氮的品质。
[0019]2、本专利技术提供的制氮制氧工艺，用冷压缩空气膨胀带压缩机迁移冷量，自身部分冷凝，进入精馏塔制氧或制氮，在提高产品气浓度的同时，节省能量的消耗。
[0020]3、本实施例中，涉及空气分离的系统，用空气膨胀做动力；精氩采用电做动力，直接热泵精馏，通过热泵循环，合理的从塔顶塔底迁移热量和冷量，极大的减少能量的消耗，节约成本。
[0021]4、本专利技术中，用热耦合精馏制氮，多次蒸发冷凝传热，实现冷热量消耗减少，产生大量的氮气。
附图说明
[0022]图1为本专利技术提供的节能型空分精馏工艺的第一种实施方式示意图；
[0023]图2为本专利技术提供的节能型空分精馏工艺的第二种实施方式示意图；
[0024]图3为本专利技术提供的节能型空分精馏工艺的第三种实施方式示意图；
[0025]图4为本专利技术提供的节能型空分精馏工艺的第四种实施方式示意图；
[0026]其中：
[0027]1—空分精馏塔；101—一级空分精馏单元；102—二级空分精馏单元；103—三级空分精馏单元；2—过冷器；3—液氮回流槽；4—空气膨胀机；5—氮气压缩机；6—蒸发冷凝器；7—污氮回流槽；8—污氮压缩机；9—氮气蒸发冷凝器；10—粗氩精馏塔；11—粗氩蒸发冷凝器；12—粗氩气压缩机；13—粗氩回流槽；14—制氮塔；1401—一级制氮单元；1402—二级制氮单元；1403—三级制氮单元。
具体实施方式
[0028]现结合附图以及实施例对本专利技术做详细的说明。
[0029]本专利技术提供的节能型空分精馏工艺，包括以下步骤：
[0030]一种节能型空分精馏工艺，包括以下步骤：
[0031]1)原料气经热泵精馏塔分离或热耦合精馏塔分离，热泵精馏塔塔顶或热耦合精馏塔塔顶产生产品氮气，热泵精馏塔塔底或热耦合精馏塔塔底产生富氧产品，氧产品为液氧或富氧液体；
[0032]2)步骤1)产生的产品氮气，一部分作为氮产品输出，另一部分经冷凝回流与热泵精馏塔塔内或热耦合精馏塔塔内上升组分换热传质。
[0033]本专利技术步骤1)中为热泵精馏塔分离时，原料气为液态空气或是低温冷却后空气。
[0034]本专利技术步骤2)中，冷凝回流是利用原料气膨胀来驱动产品氮气压缩冷凝为液态后返回热泵精馏塔上部做回流。
[0035]本专利技术步骤1)还包括从热泵精馏塔分离出的中间产物，所述中间产物为粗氩氧混合气；通过设置在热泵精馏塔内的隔板将原料气和中间产物分隔在热泵精馏塔轴向两侧。
[0036]本专利技术节能型空分精馏工艺还包括步骤3)：
[0037]3)中间产物经氩热泵精馏塔分离成塔顶富氩轻组分和塔底富氧重组分，富氧组分返回热泵精馏塔回收氧产品；塔顶富氩轻组分分成两部分，一部分回收粗氩气或粗氩液体，另一部分经压缩冷凝并回流至氩热泵精馏塔的塔顶传质，氩气不断向塔顶富集。
[0038]本专利技术步骤1)为热耦合精馏塔时，原料气为污氮、低温压缩空气和液态空气中的任意一种或多种。
[0039]本专利技术热耦合精馏塔包括耦合一体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.节能型空分精馏工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)原料气经热泵精馏塔分离或热耦合精馏塔分离，热泵精馏塔塔顶或热耦合精馏塔塔顶产生产品氮气，热泵精馏塔塔底或热耦合精馏塔塔底产生富氧产品，所述氧产品为液氧或富氧液体；2)步骤1)产生的产品氮气，一部分作为氮产品输出，另一部分经冷凝回流与热泵精馏塔塔内或热耦合精馏塔塔内上升组分换热传质。2.根据权利要求1所述的节能型空分精馏工艺，其特征在于，所述步骤1)中为热泵精馏塔分离时，原料气为液态空气或是低温冷却后空气。3.根据权利要求2所述的节能型空分精馏工艺，其特征在于，所述步骤2)中，冷凝回流是利用原料气膨胀来驱动产品氮气压缩冷凝为液态后返回热泵精馏塔上部做回流。4.根据权利要求3所述的节能型空分精馏工艺，其特征在于，所述步骤1)还包括从热泵精馏塔分离出的中间产物，所述中间产物为粗氩氧混合气；通过设置在热泵精馏塔内的隔板将原料气和中间产物分隔在热泵精馏塔的轴向两侧。5.根据权利要求4所述的节能型空分精馏工艺，其特征在于，所述节能型空分精馏工艺还包括步骤3)：3)中间产物经氩热泵精馏塔分离成塔顶富氩轻组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：高波，贾凯栋，李华，郭春伟，师泽，王建雄，李凌翔，刘建国，李慧军，李涛，张海峰，张永亮，朱绪伟，徐海利，
申请(专利权)人：陕西聚能新创煤化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：