[发明专利]一种带压辅助氧塔低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的装置及方法

权利要求书

1.一种带压辅助氧塔低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的装置，它至少包括：一个精馏塔系统，一个换热系统以及一个膨胀机制冷系统，三者通过管道和阀门相连通，其特征在于所述的精馏塔系统由一个压力塔C1、一个冷凝蒸发器K1和一个低压塔C2及一个带压辅助氧塔C3、一个辅助冷凝蒸发器K2和一组加压液体泵PP组成；所述加压液体泵PP的一端通过管道连通所述低压塔C2下部，一端通过管道连通所述带压辅助氧塔C3上部，即所述精馏塔系统具有供从所述低压塔C2下部出来的富氧液体经所述加压液体泵PP进入所述带压辅助氧塔C3上部的第一通道；所述精馏塔系统还设置有一供从所述带压辅助氧塔 C3上部气体回所述低压塔C2中下部的第二通道。

2.根据权利要求1所述的带压辅助氧塔低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的装置，其特征在于所述辅助冷凝蒸发器K2冷凝侧的一端通过管道连通主换热器E1冷端，所述辅助冷凝蒸发器K2冷凝侧的另一端通过管道和阀门连通所述压力塔C1和/或所述低压塔C2；所述带压辅助氧塔C3的中下部设置有供低纯流体或高纯流体引出的通道；所述膨胀机制冷系统由一个带膨胀叶轮的膨胀端ET、一个带增压叶轮的增压端BT以及其他辅助性部件组成；所述膨胀端ET和所述增压端BT可以通过单轴直接连接或通过齿轮箱间接连接；所述的换热系统包括一可将纯化、干燥和带压的原料气01的一部分冷却至饱和或近饱和状态的主换热器E1，所述主换热器E1冷端设置有一供从所述主换热器E1冷却至饱和或近饱和状态的气体05的第一通道，该所述第一通道出口通过管道连通所述辅助冷凝蒸发器K2；所述主换热器E1至少设置有一供去所述膨胀端膨胀的气体16冷却的第二通道。

3.根据权利要求2所述的带压辅助氧塔低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的装置，其特征在于所述主换热器E1还可设置有一供所述低纯流体或高纯流体复热的第三通道。

4.一种利用权利要求1或2或3所述装置进行低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：将纯化、干燥和带压的原料气的一部分冷却至饱和或近饱和状态进入压力塔进行精 馏，作为带压辅助氧塔热源的经压缩机压缩的带压空气经辅助冷凝蒸发器冷凝后的流体进入压力塔或低压塔参与精馏；在低压塔底部获得的富氧液体经液体泵加压后进入带压辅助氧塔的上部；由经压缩机压缩的带压空气作为热源驱动带压辅助氧塔的精馏，并在带压辅助氧塔的相应位置获得所需纯度的氧气作为带压产品氧气抽出，并经换热系统复热出冷箱，或在带压辅助氧塔的相应位置获得所需纯度的液氧作为液体产品抽出，去贮存系统或经液体加压装置加压后经换热系统汽化复热作为带压产品氧气出冷箱；带压辅助氧塔顶部的气体经管道和节流装置进入低压塔的中下部继续参与精馏。

5.根据权利要求4所述的低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的方法，其特征在于所述带压辅助氧塔的操作压力由带压产品氧气所决定，在所述带压辅助氧塔抽取所述氧气的相应位置操作压力由冷箱外带压产品氧气压力加上所述带压产品氧气经从所述带压辅助氧塔到出冷箱之间的管道、阀门和所述换热系统的阻力决定；所述带压辅助氧塔的操作压力也可由带压液氧所决定，在所述带压辅助氧塔抽出所述带压液氧的相应位置操作压力同所述带压液氧出所述带压辅助氧塔的压力；所述压力塔的操作压力不大于0.4MPaG。

6.根据权利要求4所述的低能耗生产带压低纯氧和高纯氧产品的方法，其特征在于：作为带压辅助氧塔热源的所述带压空气可由原料气提供；当带压辅助氧塔的操作压力高到所述原料气不能作为所述带压辅助氧塔热源时，作为所述带压辅助氧塔热源的所述带压空气由所述压缩机压缩获得；所述压力塔的操作压力不大于0.4MPaG。