降低空气分离综合能耗的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种显著降低空气分离综合能耗的装置，包括换热器，带上、下塔的压力精馏塔，过冷器，氧泵，冷凝蒸发器；换热器内的压力氮气复热通道与下塔氮气出口连接，和或换热器内的压力氮气复热通道与冷凝蒸发器连接。通过抽取大量氮气送入换热器复热引出压力氮气产品，和或抽出大量液氮内压缩复热作为中压氮气产品。由于氮气产品全部来自从下塔顶部抽取的压力氮和或液氮内压缩，充分利用空分上下塔的精馏潜力，可降低空分能耗。特别是上塔塔顶回流液取自下塔上部的污液氮，可进一步提高上塔的精馏能力，降低空分装置能耗和氮产品中的氩含量。采用本工艺流程，具有流程组织优化，设备投入成本低，能耗降低显著的特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及空气分离系统，尤其是一种降低空气分离综合能耗的空气分离装置。
技术介绍
空分的原料来自空气，具有取之不尽，用之不竭的特点，空分的经济性主要体现在 节能。传统的思想观念束缚了空分综合能耗降低的考虑，如片面强调纯度、提取率，而不是 全局考虑能耗。随着空分装置的大型化和内压缩空分的发展，如何节能具有非常迫切的重 要性。此外某些化工装置对氮气中的氩的含量要求较低，现有技术一般难以满足要求，或即 使满足要求，但加工空气量增大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种降低空气分离综合能耗的装置。为解决上述技术问题，本技术包括换热器，带上、下塔的压力精馏塔，过冷器， 氧泵，下塔上部的冷凝蒸发器，空气输送管道，以及若干引出管道、连接管道，阀门；所述换热器内设置有空气放热通道I、氮气复热通道I、污氮气复热通道I、氧复热 通道I ；所述过冷器内设置污液空放热通道II、液空放热通道II、液氮放热通道II、氮气 复热通道II、污氮气复热通道II ；所述换热器的空气放热通道I两端分别通过管道连接空气输送管道以及所述下 塔下部的空气进口；所述主冷凝蒸发器内设置氧蒸发通道III、氮气放热通道III ；氧蒸发通道出口分 别通过管道连接产品液氧引出管道与氧泵，所述氧泵的液氧出口依次连接换热器内的氧复 热通道I、氧气引出管道；所述氮气放热通道III进口连接下塔顶部氮气出口，氮气放热通 道III出口分为两束，其中一束通过管道连接过冷器的液氮复热通道II，另一束通过管道 连接下塔回流液进口 ；液氮复热通道II的出口分别连接产品液氮引出管道和上塔的回流 液口 ；所述过冷器液空放热通道II两端分别通过管路连接所述下塔底部的液空出口与 上塔的液空进口；所述过冷器污液空放热通道II两端分别通过管路连接所述下塔下部的污液空出 口与上塔的污液空进口；所述上塔顶部的氮气出口通过管道依次与过冷器氮气放热通道II、换热器的氮气 复热通道I、氮气引出管道连接；所述上塔上部的污氮气出口通过管道依次与过冷器污氮 气复热通道II、换热器的污氮气复热通道I、污氮气引出管道连接；其特征在于所述换热器内设置有压力氮气复热通道I，所述下塔顶部的氮气出 口还通过管道与换热器的压力氮气复热通道I进口连接，压力氮气复热通道I出口外接压力氮气产品引出管道。采用上述装置，由于输送到用户管网的氮气产品全部来自从下塔顶部抽取的气氮作为压力氮气产品，而不是全部或部分取自上塔低压氮压缩。虽然会适当降低氧的提取率， 但节约的功耗价值更大。且随着空分装置的氩产品价值的降低和内压缩膨胀空气进下塔空 分的发展，为本技术的市场开拓提供了有利机遇。作为上次装置的一种替换，本技术装置还包括液氮泵，所述换热器内的压力 氮气复热通道I替换为内压缩氮复热通道I，内压缩氮复热通道外接更高压力的中压氮气 引出管道；所述主冷凝蒸发器内的氮气放热通道III出口分为三束，其中一束通过管道连 接过冷器的液氮放热通道II，另一束连接下塔回流液进口，第三束通过管道依次连接液氮 泵、换热器内的内压缩氮复热通道I、中压氮气引出管道。上述第二种装置，利用下塔产生的液氮内压缩的方法获得较高压力的中压氮气产 品，也能较好的降低空分能耗。作为上述第一种装置与第二种装置结合的第三种空分装置，其换热器内设置有压 力氮气复热通道I、内压缩氮复热通道I，压力氮气复热通道I、内压缩氮复热通道I的出口 分别外接压力氮气产品引出管道、中压氮气引出管道；下塔顶部的氮气出口通过管道与换 热器的压力氮气复热通道I进口连接；主冷凝蒸发器内的氮气放热通道III出口分为三束， 其中一束通过管道连接过冷器的液氮放热通道II，另一束连接下塔回流液进口，第三束通 过管道依次连接液氮泵、换热器内的内压缩氮复热通道I、中压氮气引出管道。上述第三种装置采用从下塔顶部抽取氮气作为压力氮气产品，又同时采用下塔产 生的液氮内压缩的方法获得较高压力的中压氮气产品，也不失为一种较好的降低空分能耗 的方法。且当氮内压缩量控制在一定范围内时，由于缩小了换热器冷端温差，节能更明显。作为上述第一种空分装置的改进，所述过冷器内设置污液空放热通道II、液空放 热通道II、液氮放热通道II、污液氮放热通道II、污氮气复热通道II ；所述液氮放热通道 II的出口连接产品液氮引出管道；所述污液氮放热通道II进出口两端分别通过管道连接 所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回流液口 ；所述上塔顶部的污氮气出口通过管道依次 与过冷器污氮气复热通道II、换热器的污氮气复热通道I、污氮气引出管道连接。采用第四种装置，在直接从下塔顶部抽取气氮作为压力氮气产品的基础上，上塔 塔顶回流液不采用液氮而取自污液氮。即抽取下塔的污液氮取代抽取纯液氮去上塔精馏， 进一步提高上塔的精馏能力，可以更大幅度降低空分装置能耗；并降低氮中的氩含量。作为上述第二种空分装置的改进，所述过冷器内设置污液空放热通道II、液空放 热通道II、液氮放热通道II、污液氮放热通道II、污氮气复热通道II ；所述液氮放热通道 II的出口连接产品液氮引出管道；所述污液氮放热通道II进出口两端分别通过管道连接 所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回流液口 ；所述上塔顶部的污氮气出口通过管道依次 与过冷器污氮气复热通道II、换热器的污氮气复热通道I、污氮气引出管道连接。本装置的效果同上述第四种装置所述。但当液氮内压缩获得的中压氮气产品与空 气分离时所获得的氧总摩尔流量的比例很大接近1. 5倍时，由于污液氮组分同污液空组分 接近，与常规空分类似，氮中氩含量降低并不显著。作为上述第三种空分装置的改进，所述过冷器内设置污液空放热通道II、液空放 热通道II、液氮放热通道II、污液氮放热通道II、污氮气复热通道II ；所述液氮放热通道II的出口连接产品液氮引出管道；所述污液氮放热通道II进出口两端分别通过管道连接 所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回流液口 ；所述上塔顶部的污氮气出口通过管道依次 与过冷器污氮气复热通道II、换热器的污氮气复热通道I、污氮气引出管道连接。本装置的 效果同第四种装置所述。氩的分离功大于氧，氧的分离功大于氮，随着空分液体尤其氩市场的饱和，空分液 体、氩的平均价格急剧下滑，空分的消耗主要是能源，而能源价格却快速上升，大部分空分 装置不再盲目追求氩产量或不需要氩。本技术充分利用分离工程中量过大的高纯品需 要消耗额外的能量的原理进行节能，可以大幅降低空分装置的综合能耗。所采用的小部分 氮内压缩可以缩小换热器的冷端温差，减少不可逆损失，从而降低能耗。附图说明本技术将通过实施例并参照附图的方式说明，其中图1 6是本技术方法实施例1-6的装置示意图。图7是现有技术的典型空分装置示意图。具体实施方式如图7所示的现有技术的典型空分装置简图，采用氧内压缩、低压氮外压缩工艺， 该装置的其主要工艺流程如下(1)压缩并净化的空气GA经101空气输送管线引入换热器El的空气放热通道I 进行低温冷却；(2)冷却后的空气经102管线送入下塔Cl下部的空气进口，在下塔从下而上在塔 板或填料上与自上而下的液体进行传热传质，在下塔塔顶获得氮气；(3)从下塔顶获取的氮气通过管道进入下塔上部的冷凝蒸发器Kl的氮气放热通 道I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低空气分离综合能耗的装置，包括换热器，带上、下塔的压力精馏塔，过冷器，氧泵，下塔上部的冷凝蒸发器，空气输送管道，以及若干引出管道、连接管道，阀门；所述换热器内设置有空气放热通道Ⅰ、氮气复热通道Ⅰ、污氮气复热通道Ⅰ、氧复热通道Ⅰ；所述过冷器内设置污液空放热通道Ⅱ、液空放热通道Ⅱ、液氮放热通道Ⅱ、氮气复热通道Ⅱ、污氮气复热通道Ⅱ；所述换热器的空气放热通道Ⅰ两端分别通过管道连接空气输送管道以及所述下塔下部的空气进口；所述主冷凝蒸发器内设置液氧蒸发通道Ⅲ、氮气放热通道Ⅲ；液氧蒸发通道分别通过管道连接产品液氧引出管道与氧泵，所述氧泵的氧出口依次连接换热器内的氧复热通道Ⅰ、氧气引出管道；所述氮气复热通道Ⅲ进口连接下塔顶部氮气出口，氮气复热通道Ⅲ出口分为两束，其中一束通过管道连接过冷器的液氮放热通道Ⅱ，另一束通过管道连接下塔回流液进口；液氮放热通道Ⅱ的出口分别连接产品液氮引出管道和上塔的回流液口；所述过冷器液空放热通道Ⅱ两端分别通过管路连接所述下塔底部的液空出口与上塔的液空进口；所述过冷器污液空放热通道Ⅱ两端分别通过管路连接所述下塔下部的污液空出口与上塔的污液空进口；所述上塔顶部的低压氮气出口通过管道依次与过冷器氮气复热通道Ⅱ、换热器的低压氮气复热通道Ⅰ、低压氮气引出管道连接；所述上塔上部的污氮气出口通过管道依次与过冷器污氮气复热通道Ⅱ、换热器的污氮气复热通道Ⅰ、污氮气引出管道连接；其特征在于：所述换热器内设置有压力氮气复热通道Ⅰ，所述下塔顶部的氮气出口还通过管道与换热器的压力氮气复热通道Ⅰ进口连接，压力氮气复热通道Ⅰ出口外接压力氮气产品引出管道。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震宇，李传明，
申请(专利权)人：四川空分设备集团有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]