空气分离方法技术

本发明专利技术涉及的一种空气分离方法，提高了上下塔的压力，使用了液化天然气的冷量，还使用了返流气增压透平膨胀机。本发明专利技术的空气分离技术方案与同类技术方案相比，可使单位产品的能耗明显降低，还可以在使用同样数量的液化天然气气化量下生产出更多的液体空分产品，实现了循环经济和节能减排。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。技术背景在本专利技术提出之前，由于空气的液化温度很低(临界温度为-140. 7°C)，在低温下 通过精馏来分离空气的方法要求外界提供大量的能量来获取相当的冷量。液化天然气(简 称LNG)作为清洁燃料正在推广使用。液化天然气的主要成份是甲烷，常压下的蒸发温度 为-160°C左右。将液化天然气作为燃料来使用时，必须将液化天然气气化并加热到常温。 如果将液化天然气的冷量应用到空气分离装置中去，无论对空气分离还是对液化天然气的 使用都是一举两得的好事。从安全出发，常采用氮气与液化天然气进行冷量交换。因此利用液化天然气冷量 的常采用氮气循环的方式。一般说来，经过压缩和净化后的干净原料空气由 冷量交换而达到饱和温度或部分带液后进入精馏塔。精馏塔由下塔、上塔及主冷凝蒸发器 组成。原料空气在精馏塔的下塔进行初步分离，在其底部得到富氧液空。该富氧液空被引 出后经过过冷和节流膨胀作为回流液进入上塔。在下塔的顶部得到气氮，部分气氮在冷凝 蒸发器内被液氧所冷凝，冷凝后的一部分液氮成为下塔的回流液，另一部分液氮从冷凝蒸 发器中引出后去与另一来源的液氮汇合。一部分气氮从下塔的顶部引出后经过热交换器被 加热后部分可作为产品引出，其余部分则与另一股氮气汇合后进入氮气增压机，提高了压 力的氮气经过水冷却器冷却后进入液化天然气热交换器。在该热交换器中氮气被冷却和冷 凝成液氮，而液化天然气在该换热器中得到气化和被加热成为天然气后离开以作它用。离 开热交换器的液氮经过节流膨胀后进入气液分离器，分离出来的液氮与从主冷凝蒸发器引 出的液氮合并，经过过冷后少部分可作为产品引出，大部分则经过节流后送入上塔作为上 塔的回流液。分离出来的气氮则返回液化天然气热交换器被加热后与从下塔引出的经热交 换器被加热的气氮汇合进入氮气增压机，完成了氮气循环。在精馏塔的上塔底部可得到液 氧和气氧，在顶部可得到返流污氮(和返流氮)。应用液化天然气的冷量来分离空气的方法 和装置，单位产品的电耗已有较大下降，但对于生产液氧和液氮的装置来说电耗仍比较高， 还有降低的余地。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单位产品的能耗更低的。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种，包括经过压缩机压缩并在预冷系统中冷却、在净化系统中除去有害杂质的空气在主换热器 中由冷量交换而达到饱和温度或部分带液后，进入精馏塔参与精馏， 精馏塔包括上塔、下塔、主冷凝蒸发器，在所述的上塔的底部获得的液氧经液空过冷器过冷后作为产品引出，由所述的下塔的4顶部获 得的氮气分成两路，一路氮气在主冷凝蒸发器冷凝为液氮后一部分去所述的下塔参 与精馏，另一部分经液氮过冷器过冷后去所述的上塔参与精馏或经过液氮再过冷器过冷后 作为产品外供，另一路氮气经氮冷凝蒸发器冷凝成液氮后回下塔参与精馏或与出主冷凝蒸 发器的液氮汇合，由所述的下塔的底部得到的富氧液空经液空过冷器过冷后，经过节流膨胀进入所述的 上塔成为回流液，由所述的上塔的上部得到的污气氮经过污气氮初步复热后进入返流污氮膨胀机膨胀 制冷，然后经过污气氮进一步复热后去工艺预定位置。优选的，所述的污气氮经过所述的液氮过冷器、液空过冷器、主换热器中的至少一 个完成所述的污气氮初步复热。优选的，所述的污气氮经过所述的返流污氮膨胀机后，经过所述的液氮过冷器、液 空过冷器、主换热器中的至少一个完成所述的污气氮进一步复热。优选的，由所述的上塔的上部得到的纯气氮经过纯气氮初步复热后进入纯气氮膨 胀机膨胀制冷，然后经过纯气氮进一步复热后作为产品推出。优选的，所述的纯气氮经过所述的液氮过冷器、液空过冷器、主换热器中的至少一 个完成所述的纯气氮初步复热。优选的，所述的纯气氮经过所述的纯气氮膨胀机后，经过所述的液氮过冷器、液空 过冷器、主换热器、液氮再过冷器中的至少一个完成所述的纯气氮进一步复热。优选的，所述的通过液化天然气提供所需冷量，所述的空气分离方 法包括封闭氮气循环，所述的封闭氮气循环将所述的液化天然气的冷量传递至精馏设备 中；由所述的下塔的顶部获得的氮气的至少一部分经过氮冷凝蒸发器冷凝后去所述的下塔 参与精馏，所述的封闭氮气循环中的氮气在液化天然气换热器中与液化天然气进行热量交 换并经过氮液化过冷器冷却后成为液氮，经节流后得到的液氮再经过氮冷凝蒸发器与由所 述的下塔的顶部获得氮气的一部分进行热量交换，热量交换后在主换热器中被气化为氮气 后再转化为封闭氮气循环中的氮气，完成所述的封闭氮气循环。优选的，经过氮液化过冷器冷却为的液氮的一部分节流得到的液氮经氮液化过冷 器、液化天然气换热器复热到规定温度后与在液化天然气换热器中冷却到规定温度的氮气 汇合为进气氮气后进入低温氮压机的一段压缩得到封闭氮气循环中的氮气或气氮；或液氮 的一部分节流得到的液氮经氮液化过冷器、液化天然气换热器复热到规定温度后与经低温 氮压机的一段压缩后并在液化天然气换热器冷却到规定温度的气氮汇合为进气氮气后进 入低温氮压机的二段压缩得到封闭氮气循环中的氮气；所述的低温氮压机为一台或两台无 油润滑活塞式压缩机或透平压缩机，所述的低温氮压机的一段的进气氮气、所述的低温氮 压机的二段的进气氮气的温度低于-80°C，封闭氮气循环中的氮气的压力大于3. 4MPa。优选的，所述的还包括预冷换热器，所述的液化天然气经过所述的 液化天然气换热器后，在所述的预冷换热器中与冷却介质发生热交换而被气化并加热到 O0C以上送出作为燃气；所述的冷却介质为循环冷却水或乙二醇水溶液。优选的，所述的下塔的操作压力(表压)大于0. 65MPa，所述的上塔的操作压力(表 压)大于0. 07MPa。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点本专利技术的空气分离技术方案与同类技术方案相比，可使单位产品的能耗明显降低，可在使用同样液化天然 气冷量的前提下增加液体空分产品的产量，实现了循环经济和节能减排。附图说明附图1为本专利技术的的实施例一的示意图。附图2为本专利技术的的实施例二的示意图。以上附图中1、主换热器；2、下塔；3、主冷凝蒸发器；4、上塔；5、液氮过冷器；6、 液空过冷器；7、氮冷凝蒸发器；8、返流污氮膨胀机；9、纯气氮膨胀机；10、液氮再过冷器； 11、液化天然气换热器；12、氮液化过冷器；13、低温氮压机的一段；14、低温氮压机的二段； 15、预冷换热器；101、经冷却、净化后的空气；102、富氧液空；103、液氮；104、液氮；105、参与精馏的液 氮；106、产品液氮；107、氮气；108、氮气；109、氮气；110、产品液氧；111、纯气氮；112、污气 氮；113、经膨胀的污气氮；114、经膨胀的纯气氮；115、氩馏分；116、液氮；201、氮气；202、进气氮气；203、气氮；204、节流得到的液氮；205、节流得到的液氮； 206、进气氮气；207、封闭氮气循环中的氮气；208、液氮；209、节流得到的液氮； 301、液化天然气； 401、乙二醇水溶液或循环冷却水。具体实施方式下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一参见附图1所示。一种，将空气通入包括上塔4、下塔2、主冷凝蒸发器3的精馏塔中精 馏，来获得液氧、液氮、液氩等产品。经过压缩机压缩并在预冷系统中冷却、在净化系统中除去水蒸汽、二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气分离方法，包括经过压缩机压缩并在预冷系统中冷却、在净化系统中除去有害杂质的空气（１０１）在主换热器（１）中由冷量交换而达到饱和温度或部分带液后，进入精馏塔参与精馏，精馏塔包括上塔（４）、下塔（２）、主冷凝蒸发器（３），在所述的上塔（４）的底部获得的液氧（１１０）经液空过冷器（６）过冷后作为产品引出，由所述的下塔的顶部获得的氮气（１０７）分成两路，一路氮气（１０８）在主冷凝蒸发器（３）冷凝为液氮（１１６）后一部分去所述的下塔（２）参与精馏，另一部分经液氮过冷器（５）过冷后去所述的上塔（４）参与精馏或经过液氮再过冷器（１０）过冷后作为产品外供，另一路氮气（１０９）经氮冷凝蒸发器（７）冷凝成液氮后回下塔（２）参与精馏或与出主冷凝蒸发器（３）的液氮（１１６）汇合，由所述的下塔（２）的底部得到的富氧液空（１０２）经液空过冷器（６）过冷后，经过节流膨胀进入所述的上塔（４）成为回流液，其特征在于：由所述的上塔（４）的上部得到的污气氮（１１２）经过污气氮初步复热后进入返流污氮膨胀机（８）膨胀制冷，然后经过污气氮进一步复热后去工艺预定位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛鲁，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：发明
国别省市：32