[发明专利]一种同心复合式空分系统

说明书

一种同心复合式空分系统，包括上塔、下塔以及氩塔，下塔顶部和底部分别设冷凝器Ⅱ和再沸器Ⅱ，氩塔底部设再沸器Ⅰ，下塔、上塔与氩塔之间设换热器，所述氩塔为圆环柱状，套设在上塔周围，冷凝器Ⅰ设置在上塔顶部，冷凝器Ⅰ与氩塔相通。本发明的有益效果是：1减小占地面积，将氩塔结构变为圆环柱状，与上塔装配在一起，整个空分系统需求的面积下降；2简化管道布置，因氩塔与上塔装配在一起，因此两者之间管道的长度大幅减少，管道更为紧凑。

技术领域

本发明属于空气分离技术领域，具体涉及一种同心复合式空分系统。

背景技术

当前的空分系统中，用于分离空气的上塔和下塔与用于分离氩气的氩塔一般是分离的，主塔和氩塔通过管道连接到一起；这种主塔与氩塔分离的形式不足之处在于占地面积增大，主塔和氩塔间管道连接复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种同心复合式空分系统，本发明的目的是以下述方式实现的：

一种同心复合式空分系统，包括上塔、下塔以及氩塔，下塔顶部和底部分别设冷凝器Ⅱ和再沸器Ⅱ，氩塔底部设再沸器Ⅰ，下塔、上塔与氩塔之间设换热器，所述氩塔为圆环柱状，套设在上塔周围，冷凝器Ⅰ设置在上塔顶部，冷凝器Ⅰ与氩塔相通。

其连接方式为：空气从下塔底部进入再沸器Ⅱ，再沸器Ⅱ抽出富氧液空通过换热器换热后进入冷凝器Ⅰ，冷凝器Ⅱ中产生的液氮通过换热器对富氧液空进行过冷，之后流入上塔作为回流液，冷凝器Ⅰ中的富氧液空与液空蒸汽流入上塔进一步精馏氧，上塔偏下部位抽出氧气和氩气混合气体进入氩塔以分离氩，氩塔底部再沸器Ⅰ中的液氧回流上塔，上塔底部的氧气作为产品输出，氩气在氩塔顶部被冷凝器Ⅰ冷凝为液氩，并作为产品输出。

本发明的有益效果是：1减小占地面积，将氩塔结构变为圆环柱状，与上塔装配在一起，整个空分系统需求的面积下降；2简化管道布置，因氩塔与上塔装配在一起，因此两者之间管道的长度大幅减少，管道更为紧凑。

附图说明

图1是本发明空分系统的结构示意图；

图2是图1的E-E向视图。

具体实施方式

本发明提供的一种同心复合式空分系统，如图1-2所示，包括上塔1、下塔2以及氩塔3，下塔2顶部和底部分别设冷凝器Ⅱ5B和再沸器Ⅱ4B，氩塔3底部设再沸器Ⅰ4A，下塔、上塔与氩塔之间设换热器6，所述氩塔为圆环柱状，套设在上塔周围，冷凝器Ⅰ5A设置在上塔顶部，冷凝器Ⅰ5A与氩塔3相通。

现有技术中氩塔3与上塔1分开布置，考虑到管道的热胀冷缩作用，占据空间较大，冷箱占地面积增加30%以上，由于占地面积的增加和管道设计的难度增加，常规设计经常放弃氩塔，但是氩塔可使上塔的氧气提取率增加4%，对整套空分装置来说，节能4%，因此，本发明将氩塔3和上塔2设计成同心强化精馏塔，避免了复杂的低温设计，节省了占地面积，降低管道排布的难度，使强化精馏工艺更容易被推广。

本发明的工作流程如下：空气从下塔2底部进入再沸器Ⅱ4B，再沸器Ⅱ4B抽出富氧液空在换热器中被冷凝器Ⅱ5B中产生的液氮过冷，之后作为冷凝液流入冷凝器Ⅰ5A中，液氮之后流入上塔1作为回流液；冷凝器Ⅰ5A中的富氧液空冷凝氩塔3底部产生的氩气之后一部分会变成液空蒸汽，富氧液空与液空蒸汽流入上塔1进一步精馏氧，以提纯氧气，由于上塔1偏下部位氩的摩尔分数较高，因此从上塔1偏下部位抽出部分氧气和氩气混合气体进入氩塔3以分离氩，氩塔3底部再沸器Ⅰ4A中几乎是纯氧气体，将其输回上塔1，上塔1底部的氧气作为产品输出，氩气在氩塔3顶部被冷凝器Ⅰ5A中的富氧液空冷凝为液氩，并作为产品输出。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。