【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气分离领域，涉及一种低温分离空气的方法和低温空气分离装置，尤其涉及一种通过低温分离来生产液态空气产物的方法和装置。
技术介绍
1、通过低温空气分离生产氧气、氮气、氩气等空气产品是一种成熟的技术。低温空气分离装置一般包括主空气压缩机、空气预冷和纯化系统、主换热器和精馏塔系统，并利用空气增压机与膨胀机的组合产生低温分离所需要的冷量。精馏塔系统可包括单塔，或通过热交换的形式联接的双塔及三塔等。作为示例，双塔形式的精馏塔系统由操作压力分别相对较低和较高的低压塔和高压塔组成，并能同时生产气态及液态的氮气和氧气产品。
2、实践中会根据需要的空气产品的品种、产量、压力、状态(液态或气态)来设计相应的工艺流程，满足提高产率、节约投资和运营费用的要求；然而这也使得在固有装置和工艺的基础上调整空气产品的产量和组成变得相对困难。cn113623942b公开了一种改装空气分离装置从而处理更多进料空气的方法，但该方法需添加新的空气压缩机、空气膨胀机、换热器、液氧泵等一系列设备，既增加了投资成本，也不能改变液态产物在全部空气产品中的比例。
3、有鉴于此，需要设计空气的低温分离方法和低温空气分离装置，使得可以在一套低温空气分离装置中进行调节操作，满足不同液态产物产量的需求。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种低温分离空气的方法以及低温空气分离装置，可以通过运行不同模式，获得不同产量的液态产物。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术公开了一种低温空气分
3、上述管道可以并合，例如，第二管道2和第三管道3分别在第一、第二隔离阀的下游，且进入主换热器的热端之前并合，合并后的管道2’3’从主换热器的中段离开后，与膨胀增压机的膨胀端16的入口相连。或者，第一管道1和第二管道2在与空气增压机12的出口端相连的一端并合，合并后的管道1’2’与空气增压机12的出口端相连。又或者，第三管道3和第四管道4在与膨胀增压机的增压端15的出口相连的一端并合，合并后的管道3’4’与膨胀增压机的增压端15的出口相连。
4、本专利技术的低温空气分离装置还包括液体泵17，所述精馏塔系统14生产的液态产物的至少一部分33在液体泵17中升压后，在主换热器13中复热后得到高压气态产物。
5、本专利技术还公开了一种分离空气的方法，采用如上所述的低温空气分离装置，其特征在于：根据所需液态产物的产量，可选择两种运行模式：
6、第一运行模式：打开位于第二管道2上的第一隔离阀21，关闭位于第三管道3上的第二隔离阀22，将第一流量的进料空气在主空气压缩机10中压缩、空气预冷纯化系统11中预冷纯化后，至少部分输入空气增压机12增压，增压后的进料空气的一部分经第一管道1进入膨胀增压机的增压端15的入口，进一步增压后经第四管道4在主换热器13中完全冷却后，减压至精馏塔系统14的压力并输入精馏塔系统14，在空气增压机12增压后的进料空气的另一部分经第二管道2在主换热器13中部分冷却后输入膨胀增压机的膨胀端16的入口，膨胀至精馏塔系统14的压力后输入精馏塔系统14，在第一运行模式下，精馏塔系统产出第一产率的液态产物31,32,33；
7、第二运行模式：打开位于第三管道3上的第二隔离阀22，关闭位于第二管道2上的第一隔离阀21，将第二流量的进料空气在主空气压缩机10中压缩、空气纯化系统11中纯化后，输入空气增压机12增压，增压后的进料空气的全部经第一管道1进入膨胀增压机的增压端15的入口，进一步增压后的一部分经第四管道4在主换热器13中完全冷却后，减压至精馏塔系统14的压力并输入精馏塔系统14，另一部分经第三管道3在主换热器13中部分冷却后输入膨胀增压机的膨胀端16的入口，膨胀至精馏塔系统14的压力后输入精馏塔系统14，在第二运行模式下，精馏塔产出第二产率的液态产物31,32,33；其中，进料空气的第二流量大于第一流量，液态产物的第二产率大于第一产率。
8、液态产物包含液氧和/或液氮，至少分为两部分，第一部分产品类液体31,32以液态产品的形式输出，第二部分待汽化液体33经液体泵17升压后，在主换热器中复热得到高压气态产物。其中，在第一运行模式和第二运行模式中，第二部分待汽化液体33的量大致保持不变，且该流股在主换热器13中被经膨胀增压机的增压端15增压后输入第四管道4的进料空气汽化。
9、进一步的，进料空气在空气预冷纯化系统11的下游分成至少两股，一股进入空气增压机12，另一股进入主换热器13冷却后输入精馏塔系统14。
10、在本专利技术的分离空气的方法中，进料空气在主空气压缩机中压缩后的压力范围在5～8bara，在空气增压机中增压后的压力范围在20～60bara，在膨胀增压机的增压端压缩后的压力范围在30～85bara；液体泵17将液态产物的压力提升至30～85bara。
11、本专利技术采用了多级增压来实现高达85bara的进料空气的压力，降低了空气增压机的成本；第一运行模式与第二运行模式的切换能简单高效地生产更高产量和更高比率的液态产物，并控制膨胀增压机增压端的压比，减少喘振的发生。采用本专利技术的装置和方法，可以将液态产物的产率提高2％～5％。
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1.一种低温空气分离装置(100)，包括主空气压缩机(10)、空气预冷纯化系统(11)、空气增压机(12)、主换热器(13)和精馏塔系统(14)，所述精馏塔系统(14)生产液态产物，其特征在于，还包括：设置于空气增压机(12)下游的膨胀增压机，空气增压机(12)的出口端经第一管道(1)和第二管道(2)分别与膨胀增压机的增压端(15)的入口以及膨胀增压机的膨胀端(16)的入口相连，膨胀增压机的增压端(15)的出口经第三管道(3)和第四管道(4)分别与膨胀增压机的膨胀端(16)的入口及精馏塔系统(14)相连，在第二管道(2)和第三管道(3)上分别设置第一隔离阀(21)、第二隔离阀(22)。
2.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第二管道(2)和第三管道(3)分别在第一隔离阀、第二隔离阀的下游，且进入主换热器的热端之前并合，合并后的管道(2’3’)从主换热器的中段离开后，与膨胀增压机的膨胀端(16)的入口相连。
3.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第一管道(1)和第二管道(2)在与空气增压机(12)的出口端相连的
4.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第三管道(3)和第四管道(4)在与膨胀增压机的增压端(15)的出口相连的一端并合，合并后的管道(3’4’)与膨胀增压机的增压端(15)的出口相连。
5.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，还包括液体泵(17)，所述精馏塔系统(14)生产的液态产物的至少一部分(33)在液体泵(17)中升压后，在主换热器(13)中复热后得到高压气态产物。
6.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第四管道(4)从主换热器(13)的热端进入，冷端穿出，并在进入精馏塔系统(14)之前设置一减压装置(18)。
7.一种采用如权利要求1所述的低温空气分离装置分离空气的方法，其特征在于：根据所需液态产物的产量，可选择两种运行模式：
8.如权利要求7所述的分离空气的方法，其特征在于，液态产物包含液氧和/或液氮。
9.如权利要求7所述的分离空气的方法，其特征在于，还提供一液体泵(17)，精馏塔系统产出的液态产物包括至少两部分，第一部分产品类液体(31,32)以液态产品的形式输出，第二部分待汽化液体(33)经液体泵(17)升压后，在主换热器中复热得到高压气态产物。
10.如权利要求9所述的分离空气的方法，其特征在于，在第一运行模式和第二运行模式中，第二部分待汽化液体(33)的量保持不变。
11.如权利要求9所述的分离空气的方法，其特征在于，经膨胀增压机的增压端(15)增压后输入第四管道(4)的进料空气用以在主换热器(13)中汽化第二部分待汽化液体(33)。
12.如权利要求7所述的分离空气的方法，其特征在于，进料空气在空气预冷纯化系统(11)的下游分成至少两股，一股进入空气增压机(12)，另一股进入主换热器(13)冷却后输入精馏塔系统(14)。
13.如权利要求7所述的分离空气的方法，其特征在于，进料空气在主空气压缩机中压缩后的压力范围在5～8Bara，在空气增压机中增压后的压力范围在20～60Bara，在膨胀增压机的增压端压缩后的压力范围在30～85Bara。
14.如权利要求7所述的分离空气的方法，其特征在于，液体泵(17)将液态产物的压力提升至30～85Bara。
...【技术特征摘要】
1.一种低温空气分离装置(100)，包括主空气压缩机(10)、空气预冷纯化系统(11)、空气增压机(12)、主换热器(13)和精馏塔系统(14)，所述精馏塔系统(14)生产液态产物，其特征在于，还包括：设置于空气增压机(12)下游的膨胀增压机，空气增压机(12)的出口端经第一管道(1)和第二管道(2)分别与膨胀增压机的增压端(15)的入口以及膨胀增压机的膨胀端(16)的入口相连，膨胀增压机的增压端(15)的出口经第三管道(3)和第四管道(4)分别与膨胀增压机的膨胀端(16)的入口及精馏塔系统(14)相连，在第二管道(2)和第三管道(3)上分别设置第一隔离阀(21)、第二隔离阀(22)。
2.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第二管道(2)和第三管道(3)分别在第一隔离阀、第二隔离阀的下游，且进入主换热器的热端之前并合，合并后的管道(2’3’)从主换热器的中段离开后，与膨胀增压机的膨胀端(16)的入口相连。
3.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第一管道(1)和第二管道(2)在与空气增压机(12)的出口端相连的一端并合，合并后的管道(1’2’)与空气增压机(12)的出口端相连。
4.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，第三管道(3)和第四管道(4)在与膨胀增压机的增压端(15)的出口相连的一端并合，合并后的管道(3’4’)与膨胀增压机的增压端(15)的出口相连。
5.如权利要求1所述的低温空气分离装置(100)，其特征在于，还包括液体泵(17)，所述精馏塔系统(14)生产的液态产物的至少一部分(33)在液体泵(17)中升压后，在主换热器(13)中复热后得到高压气态产物。
6.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑贤标，谢华丽，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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