空气分离制造技术

一种空气分离装置（２）具有被汽轮机（１０）所驱动的产品氮压缩机（６），汽轮机（１０）是适于在其中蒸汽是在蒸汽发生器１８中能够通过水与来自燃气轮机的热废气进行热交换而产生的周期中运行的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种空气分离装置。众所周知，空气分离装置是利用低温精馏(即分馏法)或变压吸附法来分离空气的。例如，氧气或氮气那样的空气分离产品经常要求高压。在某些埸合，该高压通常大于进行分离时的压力。因此，空气分离装置一般可能包括产品压缩机。US-A-4382366涉及一种制氧机，其中氧产品压缩机直接由汽轮机驱动。从分离氧产品的精馏塔中抽取含有足够量的助燃氧气的废氮气流并且在未被进一步压缩的情况下被引入到燃烧燃料气的燃烧室中。烟气在涡轮膨胀机内膨胀。通过与来自涡轮膨胀机的烟气的热交换产生被供给到蒸汽轮机的蒸汽。氧产品压缩机、制氧机的空气压缩机、蒸汽轮机和涡轮压缩机相互被耦合在一起。这样的装置不能大量地生产氮产品。已经公知一种生产单一氮产品的空气分离装置，这种空气分离装置每天生产出1000多吨高压氮产品。因此这样的空气分离装置就需要大型的氮产品压缩机。这样的氮产品压缩机通常是由电动机驱动的。在生产氮产品的过程中，有时氮产品的压力是需要变化的。在油田或气田分别以增氮来回收油或气是这种氮产品压力需要变化的典型例子。由电动机驱动的大型氮产品压缩机相对来说缺乏灵活性，而且不容易适合长期供给油气回收过程中通常所需的不同压力的产品。本专利技术目的是提供一种空气分离装置，这种空气分离装置具有能够更好地解决变压需要的驱动氮产品压缩机的替代装置。根据本专利技术提供的空气分离装置包括由循环运行的蒸汽轮机驱动的氮产品压缩机，其中蒸汽能够通过水与燃气轮机的热烟气进行热交换而产生。本专利技术的空气分离装置具有很多优点。第一，为了改变产品压缩机的出口压力而能够容易地提高和降低汽轮机的运行能力。第二，由于用汽轮机驱动就不需要电动机来起动产品压缩机。第三，利用燃气轮机排出的废气来生产蒸汽，这与通过燃烧燃料来加热锅炉相比，蒸汽生产相对要经济些。最好燃气轮机适合于驱动向电动机供电的发电机，该电动机是与形成空气分离装置一部分的空气压缩机的运行相关的。该空气分离装置通常还包括从空气中除去水蒸汽和二氧化碳的吸收装置，将空气温度降至能使空气通过精馏分离的热交换器，至少为一座的从空气中分离出氮的精馏塔，和至少为一台的用于制冷的涡轮膨胀机。最好，精馏塔是双塔式精馏塔，该双精馏塔包括高压级、低压级和被热连接到高压级上部区和低压级下部区的冷凝器-再沸器，在运行过程中是这样被配置的以便使冷凝器向双塔式精馏塔的两级提供回流。如果需要的话，为了使从精馏塔抽取氮气位置处的平均压力达到最大，可以从低压级和高压级取出氮气流。为了增加所产生的回流率，可对从低压级取出的部分氮蒸汽进行冷凝并回供至低压级。通过从低压级底部抽取一股富氧液体来提供此另外冷凝所必须的冷却，降低其压力并从而降低其温度，并且使降压的富氧液态流与被冷凝的氮气进行热交换。现在参照实施例与附图对本专利技术的空气分离装置进行说明，该附图是空气分离装置和相关发电装置的示意性流程图。附图是不按比例的。现参看附图所示，其中2是精馏分离空气的空气分离装置。装置2提供高压氮产品。它包括主空气压缩机4(通常包括多级压缩段)和氮品压缩机6(也包括多级压缩段)。为了便于说明起见，空气分离装置的其余部分由在附图中以标记8表示的矩形框来代替，此处无须作进一步的说明，因为它们属于公知技术，而且本专利技术主要涉及的是压缩机4和6的运行。氮产品压缩机6由汽轮机10通常通过配置的齿轮12来驱动。根据氮产品压缩机6必须完成的压缩量来选择汽轮机10的入口和出口压力。具体地说，汽轮机10的入口压力的范围为10～60巴。蒸汽离开涡轮机10的压力一般在1.5至10巴的范围内并流到冷凝器14内而在其中被冷凝。所产生的冷凝液流到容器16，由容器16它在高压下被泵送至热回收型蒸汽发生器18。通过蒸汽发生器18的操作，就能以所期望的压力向涡轮机10提供过热蒸汽。燃气轮机20被用于驱动发电机22。燃气轮机20是按传统技术被配置的。也就是说，它包括空气压缩机(未示出)，具有与压缩机相通的入口和与燃烧气源(一般为天然气)相通的另一个入口的燃烧室和使燃料气体燃烧后所产生的烟气膨胀的涡轮膨胀机(图中未示出)。燃气轮机20与压缩机4、压缩机6、和汽轮机10不存在机械传动。发电机22所产生的电力经合适的电气系统24被输送到驱动主压缩机4的电动机26，电动机26通过配置的齿轮28来驱动压缩机4。通常，为电动机26配置有起动电机(图中未示出)。电气系统24还被安排用来向起动电机提供电力。来自燃汽轮机20的排出的废气在蒸汽发生器18内与水进行热交换而产生蒸汽。由此为产生蒸汽提供了所需的热量。在蒸汽发生器18的下游废烟气经烟囱30被排入到大气中。对附图所示的装置可作各种变化和改进。例如，在提高油气回收率的过程中，通常期望有压力超过100巴的可用的氮气源。具体地说，为了提供这样的压力而使用与产品氮压缩机串联的另外的多级氮压缩机(图中未示出)。该多级氮压缩机可由汽轮机10经分开配置的齿轮(图中未示出)来驱动。另一种方式是，为此目的可提供另外的汽轮机(图中未示出)，并可由蒸汽发生器18提供增压的过热蒸汽，且可将从其中排出的蒸汽返回到水冷凝器14。具体地说，从空气分离装置2向产品氮压缩机6提供增压至3～6巴的氮气。如果需要的话，可以从空气分离装置2向压缩机6的中级段提供压力超过10巴的另一股氮气流。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括氮产品压缩机的空气分离装置，其特征在于产品氮压缩机是由适于在其中蒸汽是通过水与来自燃气轮机的热的废气进行热交换而产生的周期中运行的汽轮机驱动的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 1997-8-15 9717348.81．一种包括氮产品压缩机的空气分离装置，其特征在于产品氮压缩机是由适于在其中蒸汽是通过水与来自燃气轮机的热的废气进行热交...

【专利技术属性】
技术研发人员：BA克南，
申请(专利权)人：英国氧气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]