【技术实现步骤摘要】
本技术属于低温精馏空气分离，具体涉及一种利用中压空气生产多种液体产品的三膨胀空分装置。
技术介绍
1、液体空分装置是直接生产液氧、液氮的空分装置，通常以生产液体为主，不生产或少量生产气体产品。一般地，获得液氧和液氮的方法有两种：一种方法是先生产气态的氧和氮，再用液化装置使气体变成液体，适用于以生产氧气、氮气为主，且氧气、氮气产品有富裕的空分装置，以减少不必要的放空；另一种方法就是通过液体空分装置直接生产液氧和液氮，适用于以生产液体产品为主的空分装置。
2、液体空分装置按照制冷循环，有以下几类流程：
3、一是低压循环流程。空气经过压缩、冷却及纯化处理后，先经膨胀机的增压机增压，然后进入主换热器与返流气体换热，在主换热器的中部分为两股，一股在主换热器中继续冷却至饱和状态；另一股从主换热器的中部抽出去膨胀机，膨胀后回主换热器复热，再回到空气压缩机的进口进行压缩循环。空气压缩机既作为原料空气压缩机也作为循环空气压缩机。这种流程适用于小型的液体空分设备。
4、二是带低温冷冻机的低压循环流程。空气先在主换热器上段的中部抽出，经低温冷冻机冷却后再回到主换热器继续换热。这样可以有效改善主换热器温差分布，减小不可逆损失，降低能耗。
5、三是中压循环流程。空气经过压缩、冷却及纯化处理后，依次经过中压循环压缩机和膨胀机的增压机增压，然后进入主换热器与返流气体换热。空气先在主换热器上段的中部抽出，经低温冷冻机冷却后再回到主换热器继续换热。空气在主换热器中部分为两股，一股在主换热器中继续冷却至饱和状态后，进
6、四是中压双膨胀流程。设置高低温膨胀机，就是用一台高温膨胀机代替中压循环流程中的低温冷冻机，具体的流程更复杂一些，不过可以更有效改善主换热器温差分布，减小不可逆损失，降低能耗。这种流程适用于大型的液体空分设备。
7、以上几种液体空分流程均需设置原料空气压缩机，能耗较大，并且所得产品种类少。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有空分装置能耗大、产品种类少的技术问题，提供一种利用中压空气生产多种液体产品的三膨胀空分装置，以中压空气为原料，使空分装置区可不单独设置空气压缩机，采用高低温膨胀与低压膨胀相结合的三膨胀制冷，降低能耗，同时可生产液氧、液氮、液氩、高纯氧、常压氮气等多种产品。
2、为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
3、一种利用中压空气生产多种液体产品的三膨胀空分装置，包括空气预冷系统、空气纯化系统、空气液化系统、精馏系统；所述空气预冷系统用于对原料中压空气进行冷却；所述空气纯化系统用于将经所述空气预冷系统冷却后的中压空气通过分子筛进行净化；所述空气液化系统用于对原料中压常温空气进一步增压、膨胀，回收返流的低温低压空气、低温常压空气、低温常压污氮气、低温常压氮气冷量，并冷却、部分液化增压后原料中压常温空气；所述精馏系统用于将低温低压空气、液化节流后的空气进行分离获得液氧、液氮、液氩、氮气和污氮气。
4、在一个技术方案中，所述空气预冷系统包括空气冷却器、水冷却塔、冷水机组、冷冻水泵，所述空气冷却器的空气进口连接原料中压空气管道。
5、在一个技术方案中，所述空气纯化系统包括吸附器、再生加热器和消音器，所述吸附器的空气入口连接空气冷却器的空气出口。
6、在一个技术方案中，所述空气液化系统包括高温增压机、高温膨胀机、低温增压机、低温膨胀机、高温增压机后冷却器、低温增压机后冷却器、低压增压机后冷却器、气液分离器、主换热器、低压增压机和低压膨胀机；所述高温膨胀机驱动高温增压机，所述低温膨胀机驱动低温增压机，所述低压膨胀机驱动低压增压机；
7、所述高温增压机的空气进口和高温膨胀机的空气进口连接吸附器的空气出口，高温增压机的空气出口通过管道依次与高温增压机后冷却器的空气进出口、低温增压机的空气进出口、低温增压机后冷却器的空气进口连接，低温增压机后冷却器的空气出口连接主换热器的第一换热通道的热端进口；主换热器的第一换热通道的热端第一出口连接低温膨胀机的空气进口，低温膨胀机的空气出口连接气液分离器的进口；
8、高温膨胀机的空气出口连接主换热器的第二换热通道中部进口，主换热器的第二换热通道出口通过管道依次与低压增压机的空气进出口、低压增压机后冷却器的空气进口连接，低压增压机后冷却器的空气出口与主换热器的第六换热通道进口连接，主换热器的第六换热通道出口通过管道依次连接低压膨胀机的进出口、主换热器的第五换热通道进口，主换热器的第五换热通道出口、第三换热通道出口、第四换热通道出口连接水冷却塔的污氮气进口总管。
9、在一个技术方案中，本技术三膨胀空分装置还包括循环水系统，所述循环水系统的循环水供水总管连接高温增压机后冷却器、低温增压机后冷却器、冷水机的冷却水进口连接，高温增压机后冷却器、低温增压机后冷却器的冷却水出口连接循环水系统的循环水回水总管，冷水机组的冷冻水出口总管连接低压增压机后冷却器的冷却水进口，低压增压机后冷却器的冷却水出口连接水冷却塔的进水总管。
10、在一个技术方案中，所述精馏系统包括下塔、上塔、冷凝蒸发器、过冷器、粗氩塔i，粗氩塔ii、精氩塔、高纯氧塔和液体量筒；所述下塔的液空进口连接主换热器的第一换热通道的热端第二出口，下塔的低温低压空气进口连接高温膨胀机的空气出口；所述过冷器的第三换热管道出口连接主换热器的第三换热通道入口，过冷器的第二换热管道出口连接主换热器的第四换热通道入口。
11、在一个技术方案中，所述下塔顶部设置冷凝蒸发器，粗氩塔i顶部设置粗氩塔i冷凝器，精氩塔顶部设置精氩塔冷凝器、底部设置精氩塔蒸发器，高纯氧塔顶部设置高纯氧塔蒸发器。
12、相比现有技术，本技术的有益效果在于：
13、本技术以管道输送来的中压空气为原料，不仅能生产液氧、液氮，同时还可生产液氩、高纯氧、常压氮气等多样产品，适合市场需求。本技术以中压空气为原料，使空分装置区可不单独设置空气压缩机，因此装置区无大功率高压用电设备，可省去主要的高压电控设备。本技术采用高低温膨胀与低压膨胀相结合的三膨胀制冷，使得高压主换热器的换热积分温差小，冷量回收充分，装置整体换热效率较高，能耗较低。
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1.一种利用中压空气生产多种液体产品的三膨胀空分装置，其特征在于，包括空气预冷系统（1）、空气纯化系统（2）、空气液化系统（3）、精馏系统（4）；所述空气预冷系统（1）用于对原料中压空气进行冷却；所述空气纯化系统（2）用于将经所述空气预冷系统（1）冷却后的中压空气通过分子筛进行净化；所述空气液化系统（3）用于对原料中压常温空气进一步增压、膨胀，回收返流的低温低压空气、低温常压空气、低温常压污氮气、低温常压氮气冷量，并冷却、部分液化增压后原料中压常温空气；所述精馏系统（4）用于将低温低压空气、液化节流后的空气进行分离获得液氧、液氮、液氩、氮气和污氮气。
2.根据权利要求1所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述空气预冷系统（1）包括空气冷却器（101）、水冷却塔（102）、冷水机组（103）、冷冻水泵（104），所述空气冷却器（101）的空气进口连接原料中压空气管道。
3.根据权利要求2所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述空气纯化系统（2）包括吸附器（201）、再生加热器（202）和消音器（203），所述吸附器（201）的空气入口连接空气冷却器（101）的空
4.根据权利要求2所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述空气液化系统（3）包括高温增压机（301）、高温膨胀机（302）、低温增压机（303）、低温膨胀机（304）、高温增压机后冷却器（309）、低温增压机后冷却器（310）、低压增压机后冷却器（311）、气液分离器（308）、主换热器（307）、低压增压机（305）和低压膨胀机（306）；所述高温膨胀机（302）驱动高温增压机（301），所述低温膨胀机（304）驱动低温增压机（303），所述低压膨胀机（306）驱动低压增压机（305）；
5.根据权利要求4所述的三膨胀空分装置，其特征在于，还包括循环水系统，所述循环水系统的循环水供水总管连接高温增压机后冷却器（309）、低温增压机后冷却器（310）、冷水机组（103）的冷却水进口连接，高温增压机后冷却器（309）、低温增压机后冷却器（310）的冷却水出口连接循环水系统的循环水回水总管，冷水机组（103）的冷冻水出口总管连接低压增压机后冷却器（311）的冷却水进口，低压增压机后冷却器（311）的冷却水出口连接水冷却塔（102）的进水总管。
6.根据权利要求2所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述精馏系统（4）包括下塔（401）、上塔（402）、冷凝蒸发器（403）、过冷器（404）、粗氩塔I（405），粗氩塔II（406）、精氩塔（407）、高纯氧塔（408）和液体量筒（409）；
7.根据权利要求6所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述下塔（401）顶部设置冷凝蒸发器（403），粗氩塔I（405）顶部设置粗氩塔I冷凝器（410），精氩塔（407）顶部设置精氩塔冷凝器（411）、底部设置精氩塔蒸发器（412），高纯氧塔（408）顶部设置高纯氧塔蒸发器（413）。
...【技术特征摘要】
1.一种利用中压空气生产多种液体产品的三膨胀空分装置，其特征在于，包括空气预冷系统（1）、空气纯化系统（2）、空气液化系统（3）、精馏系统（4）；所述空气预冷系统（1）用于对原料中压空气进行冷却；所述空气纯化系统（2）用于将经所述空气预冷系统（1）冷却后的中压空气通过分子筛进行净化；所述空气液化系统（3）用于对原料中压常温空气进一步增压、膨胀，回收返流的低温低压空气、低温常压空气、低温常压污氮气、低温常压氮气冷量，并冷却、部分液化增压后原料中压常温空气；所述精馏系统（4）用于将低温低压空气、液化节流后的空气进行分离获得液氧、液氮、液氩、氮气和污氮气。
2.根据权利要求1所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述空气预冷系统（1）包括空气冷却器（101）、水冷却塔（102）、冷水机组（103）、冷冻水泵（104），所述空气冷却器（101）的空气进口连接原料中压空气管道。
3.根据权利要求2所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述空气纯化系统（2）包括吸附器（201）、再生加热器（202）和消音器（203），所述吸附器（201）的空气入口连接空气冷却器（101）的空气出口。
4.根据权利要求2所述的三膨胀空分装置，其特征在于，所述空气液化系统（3）包括高温增压机（301）、高温膨胀机（302）、低温增压机（303）、低温膨胀机（304）、高温增压机后冷却器（309）、低温增压机后冷却器（310）、低压增压机后冷却器（311...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘代勇，李刚，陈扬，张冰，冷全起，李凯菊，宋万喜，
申请(专利权)人：河南开元空分集团有限公司，
类型：新型
国别省市：
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