空氣分離設備制造技術

本實用新型專利技術提供了一種空氣分離設備。該空氣分離設備包括：壓縮機；雙級精餾塔，雙級精餾塔包括上精餾塔、下精餾塔和設置在上精餾塔和下精餾塔之間的冷凝蒸發器，上精餾塔的中部具有富氧液空進口，壓縮機與上精餾塔的中部通過第一空氣輸送管路相連且接口位于富氧液空進口下方，下精餾塔的頂部與冷凝蒸發器通過氮氣輸送管路相連。空氣分離設備還包括：第三精餾塔，與上精餾塔的底部通過第二富氧液空輸送管路相連將上精餾塔產生的第二富氧液空輸送至第三精餾塔進行精餾，第三精餾塔的底部設置有蒸發器，蒸發器具有空氣入口和空氣出口，空氣入口與壓縮機通過第二空氣輸送管路相連，空氣出口與下精餾塔相連。降低壓縮機的排壓，實現了節能。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及空氣分離
，具體而言，涉及一種空氣分離設備。
技術介紹
傳統上的燃燒過程大都基于空氣為氧化劑來源，即21％的氧氣參與燃燒過程，而空氣中氮氣吸收了大量熱量，后作為煙氣排出，造成燃料浪費。隨著燃燒技術的不斷發展，富氧空氣作為氧化劑的燃燒過程更節能環保；在富氧環境下，燃料燃燒徹底，熱量得到充分釋放，減少燃料的熱損失，且富氧生產能耗低于純氧。近年來，以富氧作為氧化劑的爐型所占比例逐步升高。目前工業富氧空氣的制備方法主要是分離空氣，應用最廣泛的是低溫精餾法。傳統做法有兩種，一種是生產出純氧，再混入空氣，混成所需求的富氧濃度，這種先分離后混合的方式無疑是一種能源的浪費；第二種是如申請號為201110096197.X的技術專利申請所公開的低壓富氧空氣分離工藝，其流程是雙塔正流膨脹制取富氧工藝，具體包括以下流程：(1)空氣經過濾器過濾除雜，進入空壓機壓縮至0.38-0.44MPa，然后冷卻至5-10℃，繼續送入分子篩吸附器進行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進入膨脹機膨脹，另一路空氣直接經主換熱器冷卻至露點溫度，繼續經氧蒸發器后再進入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮氣；(3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空和頂部氮氣冷凝液氮經過冷器過冷后與膨脹機膨脹后的空氣分別進入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮氣；(4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進入氧蒸發器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至65-80KPa，經主換熱器復熱后增壓獲得氧氣產品。在實際應用中，其空壓機排壓雖然較一般空分較低(約為0.38MPa)，但由于受到主冷溫差的限制，無法進一步降低，以實現進一步的節能。
技術實現思路
本技術的主要目的在于提供一種空氣分離設備，以解決現有技術中空氣分離工藝節能效果差的問題。為了實現上述目的，根據本技術的一個方面，提供了一種空氣分離設備，包括：壓縮機；雙級精餾塔，雙級精餾塔包括上精餾塔、下精餾塔和設置在上精餾塔和下精餾塔之間的冷凝蒸發器，上精餾塔的中部具有富氧液空進口，壓縮機與上精餾塔的中部通過第一空氣輸送管路相連且接口位于富氧液空進口下方，下精餾塔的頂部與冷凝蒸發器通過氮氣輸送管路相連以使氮氣進入冷凝蒸發器的冷凝側并加熱冷凝蒸發器的蒸發側的第二富氧液空，第二富氧液空來自上精餾塔，氮氣來自下精餾塔，空氣分離設備還包括：第三精餾塔，與上精餾塔的底部通過第二富氧液空輸送管路相連將上精餾塔產生的第二富氧液空輸送至第三精餾塔進行精餾，第三精餾塔的底部設置有蒸發器，蒸發器具有空氣入口和空氣出口，空氣入口與壓縮機通過第二空氣輸送管路相連，空氣出口與下精餾塔相連。進一步地，上述第三精餾塔的頂部與上精餾塔的中部通過頂部氣體輸送管路相連且接口位于富氧液空進口下方。進一步地，上述下精餾塔的底部與上精餾塔的富氧液空進口通過第一富氧液體輸送管路相連。進一步地，上述空氣分離設備還包括：過冷器，設置在第一富氧液體輸送管路上。進一步地，上述冷凝蒸發器冷凝側與上精餾塔的頂部通過液氮輸送管路相連，且液氮輸送管路穿過過冷器設置。進一步地，上述空氣分離設備還包括：主換熱器，設置在第二空氣輸送管路上。進一步地，上述上精餾塔頂部連接有產品氮氣輸出管路，產品氮氣輸出管路依次穿過過冷器和主換熱器設置。進一步地，上述第三精餾塔底部連接有富氧氣體產品輸送管路，富氧氣體產品輸送管路穿過主換熱器設置。進一步地，上述空氣分離設備還包括：預冷純化單元，第一空氣輸送管路依次連接壓縮機、預冷純化單元、上精餾塔的中部，第二空氣輸送管路依次連接壓縮機、預冷純化單元和空氣入口，第一空氣輸送管路和第二空氣輸送管路在預冷純化單元的出口與壓縮機之間合并設置。進一步地，上述空氣分離設備還包括：增壓膨脹機，具有增壓端和膨脹端，增壓端和膨脹端按照空氣流向依次設置在第一空氣輸送管路上，且按照空氣流向膨脹端設置在主換熱器的下游；冷卻器，設置在第一空氣輸送管路上且位于增壓端與主換熱器之間。應用本技術的技術方案，來自壓縮機的一路空氣經過第一空氣輸送管路進入上精餾塔83，并在上精餾塔中得到第二富氧液空和頂部氮氣，在上精餾塔精餾時，控制其精餾條件使第二富氧液空的氧含量低于現有技術的氧含量，比如為70～82％，第二富氧液空進入冷凝蒸發器的蒸發側與位于冷凝側的氮氣進行換熱；另一路空氣經過第二空氣輸送管路進入第三精餾塔的蒸發器，用以提供第三精餾塔精餾所需的上升蒸汽，并且自身被部分液化后進入下精餾塔進行精餾；在下精餾塔內部分液化的空氣被精餾后得到第一富氧液空和頂部氮氣；頂部氮氣通過氮氣輸送管路輸送入冷凝蒸發器的冷凝側，并加熱該冷凝蒸發器的蒸發側的第二富氧液空，而自身被冷凝后部分作為下精餾塔的回流液，部分作為上精餾塔回流液。由于位于該冷凝蒸發器的第二富氧液空的氧含量低，使得在冷凝蒸發器的蒸發溫度降低，從而使得冷凝蒸發器的冷凝溫度降低，進而導致下精餾塔壓力降低，進一步使得壓縮機的排壓降低，而壓縮機的排壓降低將實現進一步的節能。在實現了上述節能效果的基礎上，利用第二富氧液空輸送管路將上精餾塔產生的氧含量較低不滿足產品需求的第二富氧液空輸送入第三精餾塔進行精餾，進而得到滿足產品需求的富氧產品。同時由于，在同一壓力下空氣比氮氣冷凝溫度高，同時空氣出蒸發器氣液兩相的狀態，該狀態下溫度比空氣全冷凝的泡點溫度高，從而達到在壓縮機排氣壓力降低的同時，保證蒸發器的傳熱溫差，滿足第三精餾塔在精餾第二富氧液空過程中所需要的上升蒸汽。由此可見，本申請通過在應用上精餾塔時控制其精餾條件，實現了降低壓縮機的排壓，進而實現了節能的目的；同時，利用第三精餾塔對上精餾塔產生的氧含量較低的第二富氧液空進行進一步精餾，得到了氧含量較高的富氧產品。本申請在得到富氧產品的同時，能夠生產氮氣和部分液體產品，產品種類豐富，進一步提高產能效益。附圖說明構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本技術的進一步理解，本技術的示意性實施例及其說明用于解釋本技術，并不構成對本技術的不當限定。在附圖中：圖1示出了根據本技術的提供的空氣分離設備結構的示意圖。其中，上述附圖包括以下附圖標記：10、空氣過濾器；20、壓縮機；30、預冷純化單元；31、預冷裝置；32、純化裝置；40、增壓膨脹機；41、增壓端；42、膨脹端；50、冷卻器；60、主換熱器；70、過冷器；81、下精餾塔；82、冷凝蒸發器；83、上精餾塔；90、第三精餾塔；91、蒸發器；101、第一空氣輸送管路；102、氮氣輸送管路；103、第二富氧液空輸送管路；104、第二空氣輸送管路；105、頂部氣體輸送管路；106、第一富氧液體輸送管路；107、液氮輸送管路；108、產品氮氣輸出管路；109、富氧氣體產品輸送管路；110、污氮氣輸送管路。具體實施方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本技術。如
技術介紹
所記載的，由于現有技術中空氣分離設備的限制，導致其所能實施的空氣分離工藝的節能效果較差。為了解決該問題，在本申請一種典型的實施方式中，提供了一種空氣本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種空氣分離設備，包括：壓縮機(20)；雙級精餾塔，所述雙級精餾塔包括上精餾塔(83)、下精餾塔(81)和設置在所述上精餾塔(83)和下精餾塔(81)之間的冷凝蒸發器(82)，所述上精餾塔(83)的中部具有富氧液空進口，所述壓縮機(20)與所述上精餾塔(83)的中部通過第一空氣輸送管路(101)相連且接口位于所述富氧液空進口下方，所述下精餾塔(81)的頂部與所述冷凝蒸發器(82)通過氮氣輸送管路(102)相連以使氮氣進入所述冷凝蒸發器(82)的冷凝側并加熱所述冷凝蒸發器(82)的蒸發側的第二富氧液空，所述第二富氧液空來自所述上精餾塔(83)，所述氮氣來自所述下精餾塔(81)，其特征在于，所述空氣分離設備還包括：第三精餾塔(90)，與所述上精餾塔(83)的底部通過第二富氧液空輸送管路(103)相連將所述上精餾塔(83)產生的第二富氧液空輸送至所述第三精餾塔(90)進行精餾，所述第三精餾塔(90)的底部設置有蒸發器(91)，所述蒸發器(91)具有空氣入口和空氣出口，所述空氣入口與所述壓縮機(20)通過第二空氣輸送管路(104)相連，所述空氣出口與所述下精餾塔(81)相連。

【技術特征摘要】
1.一種空氣分離設備，包括：壓縮機(20)；雙級精餾塔，所述雙級精餾塔包括上精餾塔(83)、下精餾塔(81)和設置在所述上精餾塔(83)和下精餾塔(81)之間的冷凝蒸發器(82)，所述上精餾塔(83)的中部具有富氧液空進口，所述壓縮機(20)與所述上精餾塔(83)的中部通過第一空氣輸送管路(101)相連且接口位于所述富氧液空進口下方，所述下精餾塔(81)的頂部與所述冷凝蒸發器(82)通過氮氣輸送管路(102)相連以使氮氣進入所述冷凝蒸發器(82)的冷凝側并加熱所述冷凝蒸發器(82)的蒸發側的第二富氧液空，所述第二富氧液空來自所述上精餾塔(83)，所述氮氣來自所述下精餾塔(81)，其特征在于，所述空氣分離設備還包括：第三精餾塔(90)，與所述上精餾塔(83)的底部通過第二富氧液空輸送管路(103)相連將所述上精餾塔(83)產生的第二富氧液空輸送至所述第三精餾塔(90)進行精餾，所述第三精餾塔(90)的底部設置有蒸發器(91)，所述蒸發器(91)具有空氣入口和空氣出口，所述空氣入口與所述壓縮機(20)通過第二空氣輸送管路(104)相連，所述空氣出口與所述下精餾塔(81)相連。2.根據權利要求1所述的空氣分離設備，其特征在于，所述第三精餾塔(90)的頂部與所述上精餾塔(83)的中部通過頂部氣體輸送管路(105)相連且接口位于所述富氧液空進口下方。3.根據權利要求1所述的空氣分離設備，其特征在于，所述下精餾塔(81)的底部與所述上精餾塔(83)的富氧液空進口通過第一富氧液體輸送管路(106)相連。4.根據權利要求3所述的空氣分離設備，其特征在于，所述空氣分離設備還包括：過冷器(70)，設置在所述第一富氧液體輸送管路(106)上。5.根據權利要求4所述的空氣分離設備，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王好民，彭輝，王玉磊，王夢抒，
申請(專利權)人：開封黃河空分集團有限公司，
類型：新型
國別省市：河南;41