[实用新型]一种双级精馏的全低压空分装置

说明书

本实用新型属于空分技术领域，具体涉及一种双级精馏的全低压空分装置。所述全低压空分装置，包括空气总管道、双级精馏塔、换热器、膨胀机、液化器和过冷器，所述双级精馏塔包括上精馏塔、下精馏塔和设置于上精馏塔与下精馏塔之间的冷凝蒸发器，所述换热器包括第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道，所述膨胀机包括膨胀端和增压端，所述液化器设有第一进口、第二进口，所述过冷器包括第一过冷通道、第二过冷通道、第三过冷通道和第四过冷通道，所述空气总管道上分支设有第一空气输送管道和第二空气输送管道。本实用新型在能够保证上精馏塔工况稳定的情况下，充分利用膨胀空气，提高氧、氮的提取率。

技术领域

本实用新型属于空分技术领域，具体涉及一种双级精馏的全低压空分装置。

背景技术

在全低压空分设备中，为了维持设备在低温下工作需要产生冷量，而产冷的主要办法是靠空气在膨胀机中膨胀做功产冷。全低压制氧机的膨胀机进口压力通常为下精馏塔压力，膨胀后的压力为138-140KPa，低于下精馏塔压力，这部分膨胀空气无法再进入下精馏塔。如果这一部分膨胀空气只去冷却加工空气，然后排出装置，就会使这部分作为制冷工质的膨胀空气中的氧、氮、氩组分得不到分离，导致氧、氮、氩的提取率降低而不经济，因而从全低压流程的经济性来考虑，希望膨胀后的低压气流能参与精馏。膨胀后的压力在上精馏塔工况范围内，故可以进入上精馏塔。1932年拉赫曼发现了这一规律，并提出利用上精馏塔精馏潜力的措施，可将适量（约占加工空气量的20%-25%）的膨胀空气直接进入上精馏塔进行精馏。这称为拉赫曼原理，这部分气体称为拉赫曼气体。

需要指出的是，膨胀空气进入上精馏塔进行精馏只是为了经济，它对上精馏塔的精馏工况是不利的。原因在于：一、破坏了膨胀空气进料口精馏段的气液比，为了维持设备在低温下工作需要产生冷量，膨胀机转速降低，膨胀空气出口温度升高约为128K-108K（绝对温度），对于全低压制氧装置的精馏塔，一般需要在富氧液空进料口下部1-2层填料或2-3块理论塔板设置膨胀空气的入口，上精馏塔精馏段此处的温度为90K-87K（绝对温度），38-40度的温差足以使此处的回流液瞬间气化，破坏了膨胀空气进料口精馏段的气液比。二、破坏了膨胀空气进料口精馏段的热量平衡，降低了上精馏塔的提取率。提取率是空分设备完善度的标志之一，提取率越高，就意味着氧、氮、氩损失越少，即污氮气带走的氧越少。温度为128K-108K的膨胀空气进入上精馏塔，增加了上精馏塔的热负荷，破坏了上精馏塔膨胀空气进口段的热平衡，上精馏塔的氧含量的梯度上移，造成污氮气带走的氧越多，降低了上精馏塔的提取率。三、对带有氩馏分抽出口的上精馏塔，影响氩馏分区的氩含量。膨胀空气进入上精馏塔，改变了膨胀空气进口段的热量平衡，造成氩馏分区的氩含量很不稳定。

中国专利授权公告号CN204421488U（授权公告日期是2015年6月24日，“一种空分系统”），公开了一种空分系统，其将膨胀空气直接（即拉赫曼气体）进入上精馏塔进行精馏，可以使膨胀空气中的氧、氮、氩组分得到分离，提高氧、氮、氩的提取率。但是该实用新型直接引入拉赫曼气体，对上精馏塔的精馏工况不利。因此，仍有进一步改进的必要性。

实用新型内容

为了克服现有技术中的问题，本实用新型提供了一种双级精馏的全低压空分装置。该空分装置在保证上精馏塔工况的情况下，充分利用膨胀空气，使氧、氮的提取率达到极致。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：