氧气自增压空分装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种氧气自增压空分装置，包括将外部空气进行压缩的空气压缩机、对空气压缩机输出的空气进行净化的分子筛纯化装置、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置、将经过增压透平膨胀装置的空气分离成氧和氮的精馏塔以及供空分装置中的气体进行热交换的换热器，所述精馏塔包括上塔和下塔，所述上塔底部设有主冷凝蒸发器，所述空分装置还包括将经过分子筛纯化装置净化的空气以及由精馏塔分离出来的液氧分别冷凝蒸发成液空和氧气的辅助冷凝蒸发器，所述辅助冷凝蒸发器低于主冷凝蒸发器设置。本实用新型专利技术不但满足了用户对产品氮气的需求，而且生产出空分副产品富氧气，其压力、纯度均可满足重油助燃之需，降低了玻璃生产成本。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空气分离设备，尤其涉及一种氧气自增压空分设备。
技术介绍
空气分离设备被广泛的应用于石油、化工、建材、冶金及环保等领域。其中氧气作为助燃剂，更是且有不可替代的作用。在玻璃生产线上，绝大部分浮法玻璃熔窑采用重油加热后用压缩空气雾化送入窑内燃烧熔化原料，用空分设备制取的氮气作锡槽保护气。为保证重油燃烧充分需加入大量助燃风，但普通空气中78%为氮气，不能参与燃烧，只能作烟气排放，还带走部分热量，降低了热效率。而空分设备在生产氮气的同时，也获得副产品氧气或富氧。氧气是一种助燃剂，可以利用氧气这一特性，将空分设备制取的副产品送入熔窑内助燃，节能降耗。利用氧气助燃一方面可提髙火焰温度、加快燃料燃烧速度，节约燃料；另一方面还可减少烟气排放量，提高燃料热利用率，节约能源，保护环境。但是以往为浮法线配备的空分设备其氧气或富氧压力只有0.03MPa(表压，下同)，加上管道压力损失，送入熔窑氧气压力只有0.02MPa。喷氧量不好调节，喷氧枪不容易控制，若伸入太深，因窑内温度高，有烧枪的危险；收回多又会损伤池壁。最有效的办法是提高氧气压力，而且氧气压力不需太髙，只要使氧气压力维持在0.15MPa左右即可。同时含氧增加可使节能效果更佳，实验证明，95%含氧量的富氧有最大的经济优越性，其原因是氧含量降低将使燃料成本上升，氧含量提髙将使氧气提取率下降，制氧成本增加。
技术实现思路
本技术目的是提供一种氧气自增压空分设备，可同时生产供玻璃生产线锡槽作保护气的高纯氮气、供助燃的压力为0.15MPa左右的富氧气的空分设备，氧气压力增加不需采用液氧泵或氧压机，而是利用液氧自身的液柱静压力，使氧气压力升髙。其不但满足了用户对产品氮气的需求，而且生产出空分副产品富氧气，其压力、纯度均可满足重油助燃之需，节省了用户的一次性投资，大幅降低了玻璃生产成本，为用户创造了更髙收益。本技术的技术方案是 一种氧气自增压空分装置，包括将外部空气进行压缩的空气压缩机、对空气压缩机输出的空气进行净化的分子筛纯化装置、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置、将经过增压透平膨胀装置的空气分离成氧和氮的精馏塔以及供空分装置中的气体进行热交换的换热器，所述精馏塔包括上塔和下塔，所述上塔底部设有主冷凝蒸发器，所述空分装置还包括将经过分子筛纯化装置净化的空气以及由精馏塔分离出来的液氧分别冷凝蒸发成液空和氧气的辅助冷凝蒸发器，所述辅助冷凝蒸发器低于主冷凝蒸发器设置，辅助冷凝蒸发器的液空输出端与下塔连通。本技术进一步的技术方案是 一种氧气自增压空分装置，包括将外部空气进行压缩的空气压縮机、对空气压縮机输出的空气进行净化的分子筛纯化装置、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置、将经过增压透平膨胀装置的空气分离成氧和氮的精馏塔以及供空分装置中的气体迸行热交换的换热器，所述精馏塔包括上塔和下塔，所述上塔底部设有主冷凝蒸发器，所述空分装置还包括将经过分子筛纯化装置净化的空气以及由精馏塔分离出来的液氧分别冷凝蒸发成液空和氧气的辅助冷凝蒸发器，所述辅助冷凝蒸发器低于主冷凝蒸发器设置，辅助冷凝蒸发器的液空输出端与下塔连通。所述增压透平膨胀装置包括同轴异端设置的增压机和膨胀机，所述增压机输入端与分子筛纯化装置的输出端相连通，所述增压机的输出端经过换热器冷却后与膨胀机的输入端连通，所述膨胀机的输出端与下塔连通。所述下塔底部设有将液空送入上塔的连通管道，所述连通管道上设有节流阈；所述精馏塔外还设有与主冷凝蒸发器以及下塔顶部的液氮出口连通的液氮输出管、与主冷凝蒸发器以及下塔顶部的气氮出口连通的气氮输出管、与上塔底部连通的液氧输出管以及与上塔顶部连通的污氮输出管；所述液氮输出管与空分装置外部连通；所述气氮输出管经过换热器后与空分装置外部连通；所述污氮输出管经过换热器换热后与分子筛纯化装置连通。所述辅助冷凝蒸发器设有上下设置并连通的氧气出口和液氧进口、以及上下设置并另外连通的空气进口和液空出口，所述液氧进口与液氧输出管连接，所述分子筛纯化装置的空气输出端经过后换热器与空气进口连通，所述液空出口与下塔连通，所述氧气出口经过换热器后输出空分装置外。所述空分装置还包括过冷器，所述连通管道、污氮输出管和液氮输出管分别经过过冷器。所述空分装置还包括设于空气压縮机和分子筛纯化装置之间的预冷装置。所述分子筛纯化装置包括分子筛吸附器和电加热器。 本技术优点是1. 本技术通过主冷凝蒸发器与辅助冷凝蒸发器的高度位差，利用 液氧自身的液柱静压力，流入冷箱底部的液氧压力升髙，使得液氧自增压得 到压力>0.15 MPa的氧气，其氧气压力升高不需氧压机或液氧泵等增压设 备，大大提髙了设备的安全运行周期；所得氧气的压力、纯度均可满足重油 助燃之需，节省了用户的一次性投资，大幅降低了玻璃生产成本，为用户创 造了更髙收益。2. 本技术冷水机组的全低压分子筛吸附流程，有效防止水分、二 氧化碳进入冷箱中低温设备，运行压力低，安全可靠。3. 本技术的增压透平膨胀装置利用进装置的部分压力空气膨胀制 冷，膨胀后的空气送入下塔参与精馏，提高了精馏效率。降低了空压机的排 气压力，从本质上做到了低压流程，起到了节能的效果。4. 本专利技术空分设备的空气压縮机排气调节范围为75% 105%，达到节 能的目的。附图说明图1为本技术具体实施例的结构示意图； 图2为本技术具体实施例辅助冷凝蒸发器的结构示意图。 其中l空气压縮机；2分子筛纯化装置；21分子筛吸附器；22电加热 器；3增压透平膨胀装置；31增压机；32膨胀机；4换热器；41增压空气 冷却器；5精馏塔；51上塔；52下塔；53主冷凝蒸发器；54节流阀；55连 通管道；56液氮输出管；57气氮输出管；58液氧输出管；59污氮输出管； 6辅助冷凝蒸发器；61氧气出口； 62液氧进口； 63空气进口； 64液空出口； 7过冷器；8预冷装置。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步描述实施例如图1所示， 一种氧气自增压空分装置，包括将外部空气进行6压縮的空气压缩机1、对空气压缩机1输出的空气进行净化的分子筛纯化装置2、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置3、将经过增压透平膨胀装置3的空气分离成氧和氮的精馏塔5以及供空分装置中的气体进行热交换的换热器4。所述换热器4和精馏塔5位于冷箱9内。所述空分装置还包括设于空气压縮机1和分子筛纯化装置2之间的所述预冷装置8为冷水机组，其根据冷却水温度和冷却水量的变化，热气旁通阀辅佐调节，最终达到系统的制冷量调节，恒定冷却水的初期温度，以达到冷却空气并使空气温度稳定在一定的范围。所述精馏塔5包括上塔51和下塔52，所述上塔51底部设有主冷凝蒸发器53,其中上、下塔采用全铝结构高效对流筛板，塔板结构设计合理，并采用特殊工艺制作，充分保证塔板的水平度，塔板效率高，产品提取率高。所述空分装置还包括将经过分子筛纯化装置2净化的空气以及由精馏塔5分离出来的液氧分别冷凝蒸发成液空和氧气的辅助冷凝蒸发器6,所述辅助冷凝蒸发器6位于冷箱9内的底部低于主冷凝蒸发器53设置，辅助冷凝蒸发器6的液空输出端与下塔52连通。增压透平膨胀装置3共有二台(一用一备)，所述增压透平膨胀装置3包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧气自增压空分装置，包括将外部空气进行压缩的空气压缩机（１）、对空气压缩机（１）输出的空气进行净化的分子筛纯化装置（２）、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置（３）、将经过增压透平膨胀装置（３）的空气分离成氧和氮的精馏塔（５）以及供空分装置中的气体进行热交换的换热器（４），所述精馏塔（５）包括上塔（５１）和下塔（５２），所述上塔（５１）底部设有主冷凝蒸发器（５３），其特征在于：所述空分装置还包括将经过分子筛纯化装置（２）净化的空气以及由精馏塔（５）分离出来的液氧分别冷凝蒸发成液空和氧气的辅助冷凝蒸发器（６），所述辅助冷凝蒸发器（６）低于主冷凝蒸发器（５３）设置，辅助冷凝蒸发器（６）的液空输出端与下塔（５２）连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞士良，胡玖益，张小元，
申请(专利权)人：苏州制氧机有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]