[发明专利]一种空气分离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以生产液体空分产品为主的空气分离的方法。

背景技术

现有技术中，以生产液体空分产品为主的空气分离方法通常有两种制冷循环工艺流程。一种常用的制冷循环工艺流程是：采用循环压缩机和高低温增压透平膨胀机，精馏塔的上塔和下塔采用常规的低压压力，高低温增压透平膨胀机的膨胀端的出口压力与精馏塔的下塔的操作压力接近，循环压缩机的出口压力为2.5-3.0MPa。另一种常用的制冷循环工艺流程是采用循环压缩机、一台增压透平膨胀机和一台低温冷冻机，精馏塔的上塔和下塔的操作压力高于常规的操作压力，并采用了反流气体增压透平膨胀机。

这两种制冷循环工艺的性价比较差，单位液体空分产品的能耗偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种进一步降低能耗、提高性价比的以生产液体空分产品为主的空气分离的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种空气分离的方法，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原料空气在主换热器中冷却到要求温度或部分带液后，进入精馏塔参与精馏，

所述的精馏塔包括上塔、下塔、冷凝蒸发器，

所述的一种空气分离的方法由主制冷循环提供所述的精馏所需的大部分冷量、由返流污氮膨胀制冷提供所述的精馏所需的另一部分冷量；

所述的主制冷循环包括循环压缩机、高温增压透平膨胀机、低温增压透平膨胀机、水冷却器，所述的主制冷循环中的循环工质排出所述的循环压缩机后，经过所述的高温增压透平膨胀机、所述的低温增压透平膨胀机、所述的水冷却器增压冷却后并经过初步复热，进入所述的主换热器中复热到常温，再进入所述的循环压缩机，完成所述的主制冷循环；

所述的返流污氮膨胀制冷包括返流污氮增压透平膨胀机，由所述的上塔的上部获得的污氮气经过初步复热后进入所述的流污氮增压透平膨胀机的膨胀端膨胀制冷，再经所述的过冷器初步复热后进入所述的主换热器中复热到规定温度后去工艺预定位置，完成所述的返流污氮膨胀制冷；

所述的上塔和所述的下塔的操作压力高于常规的低压压力。

优选的，所述的主制冷循环中的循环工质为污氮气或纯氮气或空气。

优选的，所述的上塔的操作压力大于0.07MPa（表压），所述的下塔的操作压力大于0.65MPa（表压）。

优选的，所述的水冷却器包括第一水冷却器、第二水冷却器、第三水冷却器、第四水冷却器；

出所述的循环压缩机的循环工质经所述的第一水冷却器冷却后分为两路，一路所述的循环工质经所述的主换热器冷却到规定温度后进入所述的高温增压透平膨胀机的膨胀端膨胀，膨胀后的循环工质气体进入所述的主换热器的合适位置；另一路所述的循环工质先进入所述的高温增压透平膨胀机的增压端增压，再经所述的第二水冷却器冷却后进入所述的低温增压透平膨胀机的增压端增压，然后经过所述的第三水冷却器冷却后进入所述的主换热器冷却到规定温度后分为两路，一路经增压的循环工质进入所述的低温增压透平膨胀机的膨胀端膨胀并初步复热到规定温度后与出所述的高温增压透平膨胀机的膨胀端的循环工质气体汇合并经复热后，成为所述的循环压缩机的进气进入所述的循环压缩机，另一路经增压的循环工质在所述的主换热器中继续冷却并液化过冷后去工艺预定位置。

优选的，当所述的循环工质为污氮气时，所述的另一路经增压的循环工质在所述的主换热器中继续冷却并液化过冷后经节流，再与出所述的下塔的污液氮汇合，经过冷节流后进入所述的上塔成为所述的上塔的回流液之一；

当所述的循环工质为纯氮气时，所述的另一路经增压的循环工质在所述的主换热器中继续冷却并液化过冷后经节流，再与出所述的冷凝蒸发器的液氮汇合；

当所述的循环工质为空气时，所述的另一路经增压的循环工质在所述的主换热器中继续冷却并液化过冷后经节流，进入所述的下塔参与精馏。

优选的，当所述的循环工质为纯氮气时，一路经增压的循环工质进入所述的低温增压透平膨胀机的膨胀端膨胀后，先与由所述的上塔的顶部获得的纯氮气汇合，再初步复热到规定温度后与经所述的高温增压透平膨胀机的膨胀端膨胀后，再进入所述的主换热器继续复热。

优选的，由所述的上塔的上部获得的所述的污氮气经过液氮过冷器、液空过冷器、产品液氧过冷器、产品液氮过冷器、主换热器中的至少一个完成所述的初步复热后去返流污氮膨胀机的膨胀端膨胀制冷。

优选的，出所述的返流污氮增压透平膨胀机膨胀端的污氮气经过液氮过冷器、液空过冷器、产品液氧过冷器、产品液氮过冷器中的至少一个初步复热后再进入所述的主换热器继续复热。