一种空气分离的装置制造方法及图纸

一种空气分离的装置，涉及到在低温下利用精馏来分离空气的装置。在空气分离的过程中，使用了膨胀制冷用原料空气和返流污氮（或返流氮）这两种不同工质的膨胀机。膨胀制冷用原料空气和返流污氮（或返流氮）各自在不同的压力和不同的温度下进行膨胀，为空气分离过程提供冷量。分离过程采用双级精馏塔，精馏塔由下塔、上塔和两塔之间的冷凝蒸发器组成。下塔的操作压力是０．６５ＭＰａ（表压）以上，上塔的操作压力是０．０８ＭＰａ（表压）以上。采用这样的装置来分离空气，单位产品的电耗有明显的下降，可优化性能价格比，使用和维修也更方便和经济。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种空气分离的装置，特别涉及到在低温下利用精馏来分离空气的装置。
技术介绍
在本技术提出之前，在低温下利用精馏来分离空气是一种公知的工业生产技术。整个装置包括以下设备依次为压缩机，预冷设备，净化设备，增压透平膨胀机，换热器，精馏塔等。精馏塔则由下塔，上塔和冷凝蒸发器组成。物料以下述方式流过各个设备经过压缩机压缩的空气在预冷设备中冷却，在净化设备中除去水蒸汽，二氧化碳等有害杂质后分为两股气流。一股气流为膨胀制冷用空气流，它经过增压机增压及水冷器冷却后进入换热器，降低温度后进入膨胀机，空气对外做功，降压降温后，再返回换热器复热后回到压缩机的进口或去水冷塔。另一股气流为分离用空气流，它经过换热器降温到飽和温度或部份带液后进入精馏塔的下塔的底部。空气在下塔中得到初步分离，在底部获得含氧较多的富氧液空，富氧液空被引出下塔后经过过冷和节流膨胀进入上塔，作为上塔的回流液。下塔的顶部获得氮气，少部分可作为产品经复热后外供。其余氮气在冷凝蒸发器内与液氧换热而冷凝成为液氮。该液氮的一部分成为下塔的回流液，另一部分液氮被引出下塔后经过过冷大部分经节流膨胀进入上塔，作为上塔的回流液。少部分也可作为产品外供。在上塔的底部获得液氧，一部份液氧可作为产品引出，大部分液氧在冷凝蒸发器内被氮气所加热成为气氧，一部份气氧也可作为产品经复热后外供。大部份气氧则作为上升气流参与精馏。上塔的顶部可获得氮气及(或)污氮气。在上塔的适当部位还可以抽提出含氩较高的馏份，在制氩系统通过精馏可获得产品氩。下塔可以不出纯液氮而出污液氮，这时上塔也只出污氮气。采用这样的装置来分离空气获得不同形态的氧，氮和氩，特别是液态氧，氮产品及(或)压力氧、氮产品。单位产品电耗较高。
技术实现思路
本技术的目的是提出一种新的低温下空气分离的装置，使单位产品的电耗有较大的下降，装置的性能价格比更优良。使用维护更简便。本技术是通过以下的技术措施来实现的。本技术的主要特征在于装置内依次由压缩机，预冷设备，和净化设备，膨胀机增压机，水冷器，膨胀制冷空气膨胀机，换热器，精馏塔组成。还有将返流污氮(或返流氮)进行降压降温的返流污氮(或返流氮)膨胀机。精馏塔由操作压力为0.65MPa(表压，下同)以上的下塔，操作压力为0.08MPa以上的上塔和两塔之间的冷凝蒸发器组成。而且返流污氮(或返流氮)膨胀机是增压透平膨胀机。物料的流路如下经过压缩机压缩的空气在预冷设备中冷却，在净化设备中除去水蒸汽，二氧化碳等有害杂质后分为两股气流。一股气流为膨胀制冷用空气流，它经过膨胀机增压机增压及水冷器冷却后进入主换热器，降低温度后进入膨胀制冷空气膨胀机，空气对外做功，降压降温后，再返回主换热器复热后回到压缩机的进口或去水冷塔。另一股气流为分离用空气流，它经过换热器降温到飽和温度或部分带液后，进入精馏塔的下塔的底部，成为下塔的上升气流，在塔板上与下降液流充分接触进行热量和质量的交换。在下塔的底部获得含氧较多的富氧液空。该富氧液空被引出下塔后，先经过液空过冷器被由上塔顶部来的返流污氮(和返流氮)过冷，再经过节流膨胀进入上塔成为上塔的回流液之一。在下塔的顶部获得的氮气，少部分可作为产品经复热后外供。大部分氮气在两塔之间的冷凝蒸发器内与液氧换热而冷凝成液氮。该液氮的一部分成为下塔的回流液，其余的液氮从冷凝蒸发器引出后，经过液氮过冷器被由上塔顶部来的返流污氮(和返流氮)过冷，少部分作为产品外供；大部分经过节流膨胀进入上塔的顶部成为上塔的另一支回流液。上述两股回流液成为上塔的下降液流。在塔板上下降液流与上升气流充分接触进行热量和质量的交换。在上塔的底部获得液氧，少部分可作为产品外供，大部分液氧在两塔之间的冷凝蒸发器内被氮气加热成气氧，少部分气氧可作为产品经复热后外供，其余气氧则作为上升气流。上塔的顶部获得的返流污氮(或返流氮)进入返流污氮(或返流氮)膨胀机，气体对外做功，降压降温后再返回主换热器复热后进入工艺预定位置。当上塔的顶部获得大量纯氮气产品(又称返流氮)时，进入返流污氮(或返流氮)膨胀机的气体就是产品氮气(返流氮)。下塔也可以不出纯液氮而出污液氮，这时上塔也只出污氮气。在本技术中，进入返流污氮(或返流氮)膨胀机的气体可以在液氮过冷器前，或液氮过冷器后，或液空过冷器后，或主换热器的某一位置后。在本技术中，膨胀制冷用空气膨胀机和返流污氮(或返流氮)膨胀机是同时开动运行的。在本技术中，返流污氮(或返流氮)膨胀机是增压透平膨胀机。在本技术中，可设置低温预冷器，由外界的致冷机组，如氟利昂致冷机组，氨致冷机组等向相关气流提供冷量。在本技术中，可设置高压换热器及低温泵，在外供液体产品的同时，生产部分内压缩气体产品。本技术实施上述技术措施之后，单位产品的电耗有明显的下降，初步测祘可降低10％。可优化性能价格比。使用和维修也更方便和经济。附图说明附图1，2分别为实施例一，二的空气分离装置示意图。内中设备序号如下1为膨胀机增压机，2为水冷器，3为主换热器，4为膨胀制冷空气膨胀机，5为精馏塔，6为下塔，7为上塔，8为冷凝蒸发器，9为液空过冷器，10为液氮过冷器，11为返流污氮膨胀机，12为低温预冷器，13为低温致冷机组。此外相关的物料流也作如下编号101为原料空气，102为膨胀制冷用原料空气，103为分离用原料空气，104为富氧液空，105为返流污氮(或返流氮)，106为液氧产品，107为液氮，108为液氮产品，109为氩馏分。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明。实施例一 空气分离的装置依次由压缩机，预冷设备，净化设备，膨胀机增压机1，水冷器2，主换热器3，膨胀制冷空气膨胀机4，精馏塔5，液空过冷器9，液氮过冷器10和返流污氮(或返流氮)膨胀机11组成。精馏塔5由下塔6，上塔7和两塔之间的冷凝蒸发器8组成。物料如下流动经过压缩机压缩的并在预冷设备中冷却，在净化设备中除去水蒸汽，二氧化碳等有害杂质后的原料空气101分为两股气流。一股气流为膨胀制冷用原料空气流102，它经过膨胀机增压机1增压及水冷器2冷却后进入主换热器3，降低温度后进入膨胀制冷用空气膨胀机4，，空气对外做功，降压降温后，再返回主换热器3复热后回到压缩机的进口或去水冷塔。另一股气流为分离用原料空气流103，它经过主换热器3降温到飽和温度或部分带液后，进入精馏塔5的下塔6，下塔6的操作压力是0.65MPa，上塔7的操作压力是0.08MPa。分离用原料空气流103进入下塔6的底部，成为下塔6的上升气流，在塔板上与下降液流充分接触进行热量和质量的交换。在下塔6的底部获得含氧较多的富氧液空104。该富氧液空104被引出下塔6后，先经过液空过冷器9被由上塔7顶部来的返流污氮105过冷，再经过节流膨胀进入上塔7成为上塔7的回流液之一。在下塔6的顶部获得氮气，少部分氮气可作为产品经复热后外供，大部分氮气在两塔之间的冷凝蒸发器8内与液氧换热而冷凝成液氮。该液氮的一部分成为下塔6的回流液，其余液氮107经过液氮过冷器10被由上塔7顶部来的返流污氮105过冷，少部分可作为产品108外供；大部分经过节流膨胀进入上塔7的顶部成为上塔7的另一支回流液。上述两股回流液成为上塔7的下降液流。在塔板上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气分离的装置，依次由（１）对空气进行加压，冷却和除去有害杂质使之成为原料空气的压缩机，预冷设备，和净化设备，（２）对膨胀制冷用空气进行增压和冷却的膨胀机增压机（１），水冷器（２），以及将膨胀制冷用空气进行降压降温的膨胀 制冷用空气膨胀机（４），（３）对各种不同的流体进行冷热交换的主换热器（３），过冷器（９），（１０），（４）将分离用原料空气进行分离获得产品的精馏塔（５）组成，其特征在于：（１）还有将返流污氮或返流氮进行降压降 温的返流污氮或返流氮膨胀机（１１），（２）精馏塔（５）是双级精馏塔，由操作压力为０．６５ＭＰａ（表压）以上的下塔（６），操作压力为０．０８ＭＰａ（表压）以上的上塔（７）和两塔之间的冷凝蒸发器（８）组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江楚标，
申请(专利权)人：苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]