一种利用液氮制取液氧的空分方法技术

本发明专利技术涉及一种利用液氮制取液氧的空分方法，包括如下步骤：S1、将在液氮贮罐内储存的液氮经液氮输送管送入精馏塔的上塔为上塔提供冷量，精馏塔内的液氧气化后产生的氧气吸收冷量又被冷凝成液氧；S2、将S1冷凝后的液氧抽送入纯化组件的高氧塔一内，在高氧塔一内精馏冷凝产生的气氧被抽送入高氧塔二内继续精馏，得到高纯液氧；S3、将S2产生的高纯液氧经液氧输送管抽送至液氧贮罐内，完成液氧的制取；本发明专利技术提供的空分方法，由液氮为精馏塔提供冷量，通过纯化组件除去组分杂质，最终获得高纯度的液氧。

【技术实现步骤摘要】
一种利用液氮制取液氧的空分方法
本专利技术属于空分
，具体涉及一种利用液氮制取液氧的空分方法。
技术介绍
空气分离，简称空分，是指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，一般先将空气压缩，并冷至很低温度，或用膨胀方法使空气液化，再在精馏塔中进行分离。例如当液态空气沸腾时，比较容易挥发的氮（沸点-196℃)先气化，氧则后气化（沸点-183℃)。空分设备的工作原理是根据空气中各种气体的沸点不同，经加压、预冷、纯化并利用大部分由透平膨胀剂提供的冷量使之液化再进行精馏从而获得所需的氧/氮产品。空气制氧系统包括空压机系统、预冷系统、分子筛纯化系统、增压膨胀剂系统、分馏塔系统、氧/氮压机系统和调压站系统。目前市场上的用来分离氮、氧的空气设备，主要由精馏塔系统组成，在精馏塔的下塔中，上升气体与下流液体充分接触，传热传质后，在顶部得到纯氮气，纯氮进入下塔顶部的主冷凝蒸发器与液氧热量交换被冷凝，一部分液氮作为下塔的回流液下流，还有一部分液氮经换热器过冷，节流后进入上塔参与精馏；下塔的液空经换热器进入上塔参与精馏；经过在上塔内的再次精馏，在上塔的顶部产生氮气并在下塔的底部产生液氧；上塔产生的氮气和污氮流经换热器。该液氧通过主冷凝蒸发器与下塔的氮气进行热量交换，液氧蒸发后形成在上塔的底部产生氧气。也就是说采用这种结构的空分装置主要产品为氮气、氧气，无法满足生产大量液态氧的需求，且对纯度较高的液氧的提取率一般在20-25%，提取的液氮氧中含有较多的杂质。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决
技术介绍
中所提出的问题，而提供一种利用液氮制取液氧的空分方法，由液氮为精馏塔提供冷量，通过纯化组件除去组分杂质，最终获得高纯度的液氧。本专利技术的目的是这样实现的：一种利用液氮制取液氧的空分方法，包括如下步骤：S1、将在液氮贮罐内储存的液氮经液氮输送管送入精馏塔的上塔为上塔提供冷量，精馏塔内的液氧气化后产生的氧气吸收冷量又被冷凝成液氧；S2、将S1冷凝后的液氧抽送入纯化组件的高氧塔一内，在高氧塔一内精馏冷凝产生的气氧被抽送入高氧塔二内继续精馏，得到高纯液氧；S3、将S2产生的高纯液氧经液氧输送管抽送至液氧贮罐内，完成液氧的制取。优选的，所述纯化组件包括高氧塔一和高氧塔二，所述高氧塔一和高氧塔二内所需冷源均由精馏塔内的液氮提供，所述高氧塔一和高氧塔二内所需热源均由精馏塔的氮气提供，所述精馏塔内的液氧依次通过高氧塔一和高氧塔二除去组分杂质后，获得高纯液氮。优选的，所述高氧塔二通过液氧输送管连接至液氧贮罐，所述液氧输送管将蒸发器二内的高纯液氧抽出后获得液氧。优选的，所述高氧塔一包括塔体一、设于塔体一上端的冷凝器一和设于塔体一下端的蒸发器一。优选的，所述高氧塔二包括塔体二、设于塔体二上端的冷凝器二和设于塔体二下端的蒸发器二。优选的，所述高氧塔一的冷凝器一和高氧塔二的冷凝器二所需的冷源均由精馏塔的冷凝蒸发器的冷凝侧内的液氮经液氮管路提供，所述高氧塔一的蒸发器一和高氧塔二的蒸发器二所需的热源由精馏塔的冷凝蒸发器的蒸发侧内的氮气经氮气管路提供。优选的，所述精馏塔的冷凝蒸发器内产生的液氧经液氧管路输送入高氧塔一，所述的冷凝器一内的冷量被液氧管路输送入的液氧气化后产生的氧气吸收，使得氧气又被冷凝成液氧输送入高氧塔二，所述的液氧在高氧塔二内纯化为高纯液氧后经蒸发器二的蒸发侧的液氮输送管抽送至液氮贮罐内。优选的，所述高氧塔一的蒸发器一的蒸发侧产生的液氮送入液氮管路，所述氮气管路内的氮气进入蒸发器一和蒸发器二提供热源。优选的，所述高氧塔一内的液气比为0.5-0.7，所述高氧塔二内的液气比为1.3-1.4。优选的，所述高氧塔一和高氧塔二的结构相同，所述高氧塔一包括设于塔体底部的提馏段和设于塔体上部的精馏段，所述冷凝器一设于靠近提馏段的一侧，所述蒸发器设于靠近精馏段的一侧。优选的，将精馏塔和纯化组件作为一个精馏系统，气液相物流在精馏系统的热、质交换，最终使各组分沿精馏系统的高度形成气、液相浓度分布发生变化，在稳定工况下的单位时间内，流入精馏塔和流出精馏塔的物质的数量和能量是相等的，则有精馏系统内物料之间满足：VK=VO2+VCN；精馏系统内各组分之间满足：VKyk=VO2yO+VCNyCN；精馏系统内的能量满足：VKhk+VKQB=VO2hO+VCNhCN；其中VK(m3/h)是精馏系统内处理的空气总量，yk是空气中氧气的纯度，hk是空气的热焓，VO2(m3/h)是氧气产品的产量，yO是氧气产品的纯度，hO是氧气产品的热焓，VCN(m3/h)是氮气产品的产量，yCN是氮气产品的纯度，hCN是氮气产品的热焓，QB是外界传入精馏系统的热量。优选的，经所述的精馏系统提取出的氧的提取率W满足：W=VO2·yO/VK·yk；优选的，氧气产量VO2满足：VO2=[(yk-yCN)/(yO-yCN)]·VK。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术提供的一种利用液氮制取液氧的空分方法，将储存的液氮经液氮输送管送入精馏塔的上塔为上塔提供冷量，精馏塔内的液氧气化后产生的氧气吸收冷量又被冷凝成液氧，液氧经纯化组件继续精馏后，除去其中的氮、氩、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、烃类、氪、氙和水分等杂质，形成纯度较高的液氧产品后储存在液氧储罐中。2、本专利技术提供的一种利用液氮制取液氧的空分方法，通过高氧塔一精馏除去大部分高沸点组分杂质，然后从高氧塔一中部抽取气氧送入高氧塔二继续精馏，并除去高、低沸点组分杂质，最终获得高纯氧产品。附图说明图1是本专利技术一种利用液氮制取液氧的空分方法结构示意图。图2是本专利技术一种利用液氮制取液氧的空分方法的高氧塔一示意图。图3是本专利技术一种利用液氮制取液氧的空分方法的高氧塔二示意图。图4是本专利技术一种利用液氮制取液氧的空分方法的高氧塔一原理图。图中：1、液氮贮罐；2、液氮输送管；3、精馏塔；4、冷凝蒸发器；5、液氮管路；6、液氧管路；7、氮气管路；8、高氧塔一；81、塔体一；811、提馏段；812、精馏段；82、冷凝器一；83、蒸发器一；9、高氧塔二；91、塔体二；92、冷凝器二；93、蒸发器二；10、液氧输送管；11、液氧贮罐。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种利用液氮制取液氧的空分方法，包括如下步骤：S1、将在液氮贮罐1内储存的液氮经液氮输送管2送入精馏塔3的上塔为上塔提供冷量，精馏塔3内的液氧气化后产生的氧气吸收冷量又被冷凝成液氧；S2、将S1冷凝后的液氧抽送入纯化组件的高氧塔一8内，在高氧塔一8内精馏冷凝产生的气氧被抽送入高氧塔二9本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、将在液氮贮罐（1）内储存的液氮经液氮输送管（2）送入精馏塔（3）的上塔为上塔提供冷量，精馏塔（3）内的液氧气化后产生的氧气吸收冷量又被冷凝成液氧；/nS2、将S1冷凝后的液氧抽送入纯化组件的高氧塔一（8）内，在高氧塔一（8）内精馏冷凝产生的气氧被抽送入高氧塔二（9）内继续精馏，得到高纯液氧；/nS3、将S2产生的高纯液氧经液氧输送管（10）抽送至液氧贮罐（11）内，完成液氧的制取。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将在液氮贮罐（1）内储存的液氮经液氮输送管（2）送入精馏塔（3）的上塔为上塔提供冷量，精馏塔（3）内的液氧气化后产生的氧气吸收冷量又被冷凝成液氧；
S2、将S1冷凝后的液氧抽送入纯化组件的高氧塔一（8）内，在高氧塔一（8）内精馏冷凝产生的气氧被抽送入高氧塔二（9）内继续精馏，得到高纯液氧；
S3、将S2产生的高纯液氧经液氧输送管（10）抽送至液氧贮罐（11）内，完成液氧的制取。


2.根据权利要求1所述的一种利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：S2中的所述的纯化组件包括高氧塔一（8）和高氧塔二（9），所述高氧塔一（8）和高氧塔二（9）内所需冷源均由精馏塔（3）内的液氮提供，所述高氧塔一（8）和高氧塔二（9）内所需热源均由精馏塔（3）的氮气提供，所述精馏塔（3）内的液氧依次通过高氧塔一（8）和高氧塔二（9）除去组分杂质后，获得高纯液氮。


3.根据权利要求1所述的一种利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：S3中，所述高氧塔二（9）通过液氧输送管（10）连接至液氧贮罐（11），所述液氧输送管（10）将高氧塔二（9）内的高纯液氧抽出后获得液氧。


4.根据权利要求2所述的一种利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：所述高氧塔一（8）包括塔体一（81）、设于塔体一（81）上端的冷凝器一（82）和设于塔体一（81）下端的蒸发器一（83）。


5.根据权利要求4所述的一种利用液氮制取液氧的空分方...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢红太，阮艳丽，范纪涛，
申请(专利权)人：开封迪尔空分实业有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41