[发明专利]一种采用一压到底并联三膨胀的空分装置及其工作方法

权利要求书

1.一种采用一压到底加并联膨胀的空分装置，其特征在于：包括自洁式空气过滤器、空气透平压缩机、预冷系统、纯化系统、循环压缩机系统、高低温膨胀系统、换热器、返流膨胀制冷发电系统和空气精馏系统，所述自洁式空气过滤器的输出端与空气透平压缩机连接，所述空气透平压缩机与预冷系统相连接，所述高低温膨胀系统包括高温膨胀机和低温膨胀机，所述循环压缩机系统包括增压机I和增压机II，所述增压机I与高温膨胀机连接，所述增压机II与低温膨胀机连接，所述增压机I和增压机II相连接，所述空气精馏系统包括精馏塔，所述精馏塔设置有下塔、上塔和主冷凝蒸发器，所述增压机II的输出端通过换热器到达精馏塔的下部，所述预冷系统连接高温膨胀机,所述高温膨胀机连通有换热器，所述换热器的输出端连接下塔，所述下塔与主冷凝蒸发器一侧均连通设置有液空液氮过冷器，所述主冷凝蒸发器的输出端通过液空液氮过冷器向下产出液氧，所述主冷凝蒸发器的输出端通过液空液氮过冷器向上产出液氮；

所述返流膨胀制冷发电系统并联设置在高温膨胀机通往换热器的管路中，所述返流膨胀制冷发电系统包括发电机和返流膨胀机，所述发电机与返流膨胀机连接，所述返流膨胀制冷发电系统的输出端与上塔连接，所述返流膨胀制冷发电系统的输出端通过换热器与预冷系统循环连接，所述纯化系统上设置有电加热器，所述返流膨胀制冷发电系统的输出端与通过换热器后连接电加热器，所述精馏塔的上部输出端穿过换热器与预冷系统循环连接；

所述精馏塔的顶部通过液空液氮过冷器和换热器后产出气氮，所述精馏塔的侧部通过换热器后产出气氧。

2.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述空气透平压缩机连接设置有消声器I。

3.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述预冷系统内设置有空冷塔、冷水机组和冷却器I，所述空冷塔分别与冷水机组、冷却器I连接，所述冷水机组和冷却器I连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述纯化系统内设置有分子筛纯化器I和分子筛纯化器II，所述分子筛纯化器II与分子筛纯化器I相连接，所述分子筛纯化器I和分子筛纯化器II上连接设置有消声器II。

5.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述增压机I和增压机II的输出端分别设置有冷却器II。

6.根据权利要求6所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述增压机II连接的冷却器II输出的管路上设置有截止阀I。

7.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述返流膨胀机的输出端与预冷系统之间的循环管路上设置有截止阀II。

8.一种采用一压到底并联三膨胀的空分装置及其工作方法，具体步骤如下：

S1：首先将空气作为原料，经过自洁式空气过滤器进行除杂，除杂后由空气透平压缩机进行压缩，直接压缩到空分要求的压力，压缩后进入预冷系统冷却，冷却后的空气进入纯化系统进行净化，去除水、二氧化碳和碳氢化合物等杂质得到净化后的原料空气；

S2：净化后的原料空气分成两路，一路通过高温膨胀机膨胀制冷后在换热器中冷却后分成两股，一股继续冷却后进入下塔进行精馏，其中低温膨胀机部分空气与该股管路一同进入，同时另一股进入返流膨胀制冷发电系统制冷后与空气精馏系统中出塔的污氮混合后出塔进入预冷系统，其中返流膨胀制冷发电系统中的返流膨胀机采用发电机制动，返流膨胀机运行时带动发电机发电，由于返流膨胀机通往上塔，返流膨胀机利用增压技术提高空气压力，通过返流膨胀机的膨胀量来调节气体和液体产量比例，达到改善换热器换热效果；

S3：净化后的原料空气另一路先经过高温膨胀机的增压机I端和低温膨胀机的增压机II端增压后进入换热器，经初步冷却后进入低温膨胀机膨胀制冷后进入下塔参与精馏；

S4：返流膨胀机输出进入换热器后通过电加热器循环进入纯化系统，净化后重新分成两路继续精馏；

S5：主冷凝蒸发器输出经过液空液氮过冷器，利用气液间的温度差在精馏塔上进行热质交换，向上产出液氮，并向下产出液氧，并且蒸馏塔能够从侧部输出经过换热器后产出气氧，蒸馏塔的顶部输出端一次经过液空液氮过冷器和换热器产出气氮。