[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

说明书

本发明公开了一种采用一压到底加并联膨胀的空分装置，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，空气精馏系统包括精馏塔，精馏塔设有下塔、上塔和主冷凝蒸发器，主冷凝蒸发器输出端通过液空液氮过冷器向下产出液氧，主冷凝蒸发器输出端通过液空液氮过冷器向上产出液氮，返流膨胀制冷发电系统设置在高温膨胀机通往换热器的管路中，返流膨胀制冷发电系统包括发电机和返流膨胀机，精馏塔的顶部通过液空液氮过冷器和换热器后产出气氮，精馏塔侧部通过换热器后产出气氧。本发明能够调节气体和液体产量比例，改善换热器换热效果，提高液体产品提取率。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，具体涉及一种采用一压到底并联三膨胀的空分装置及其工作方法。

背景技术

近年来对工业气体如氧气和氮气的需求量有很大的增长，特别是装置在不同的运行工况下对工业气体产品的需求量上升，尤其液态产品的需求量逐年上升，每年以15％～20％的速度增加。空气的主要成分是氮气和氧气，是工业制备氮气和氧气取之不尽的源泉。氧气主要用于冶金、助燃气、医疗、废水处理和化学工业中的氧化剂等。氮气主要用于合成氨、金属热处理的保护气氛、化工生产中的惰性保护气(开停车时吹扫管线、易氧化物质的氮封、压料)、粮食贮存、水果保鲜和电子工业等。由于液体空分产品具有贮存和供应便利、质量保证、输送距离远范围广等优点越来越被市场认可，市场潜力大，因此空分装置的使用已成为当前的趋势。

目前，在现有技术中，对于用来分离氮、氧的系统设备，具体是采用双塔精馏的空分装置，该类装置存在一定的局限性，该装置不具备产出气氧和气氮的功能，而且对气体和液体产量比例无法进行调节，能源的利用损耗较大，由于能耗和产品的提取率是评价装置经济指标和技术指标的主要参数，对空分装置来说，如何降低空分装置的能耗和生产成本是较为重要的，如何提高提取率、利于节能减排和提高企业经济效益是当今企业所要追求的，因此有必要予以改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用一压到底加并联膨胀的空分装置及其操作方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用一压到底加并联膨胀的空分装置，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,所述高温膨胀机连接换热器，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。

作为本发明优选的，所述空气透平压缩机连接设置有消声器I。

作为本发明优选的，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。