[发明专利]通过低温精馏从空气中生产高纯氮和氧气的方法及设备

摘要

本发明公开了通过低温精馏从空气中生产高纯氮和氧气的方法及设备，可以同时满足市场对氮和氧的需求，在保证产量的同时，又能实现对氮氧纯度的要求。本发明充分考虑了各方面因素以实现生产高纯氮和氧气设备的平稳、高效、低能耗的运行。

主权项

通过低温精馏从空气中生产高纯氮和氧气的方法，包括：（a）向第一蒸馏塔(2)的第一蒸馏区段(7)提供经压缩、纯化、冷却的第一原料空气(101)；（b）在所述的第一蒸馏塔(2)中将所述第一原料空气分离为在上部的第一富氮蒸气(105,114)和塔底的第一富氧液体(103)；（c）第一部分第一富氮蒸气(105)和第一富氧液体(103)在第一冷凝器(3)间接热交换，使第一部分第一富氮蒸气(105)冷凝生成第一部分富氮冷凝液(111)，并使第一富氧液体(103)至少部分汽化，生成第二富氮蒸气(125)和高氧量液体(113)；（d）至少部分的高氧量液体(113)与第二部分第一富氮蒸气(114)在第二冷凝器(5)进行间接热交换，使第二部分第一富氮蒸气(114)冷凝生成第二部分富氮冷凝液(115)，使所述高氧量液体(113)至少部分汽化，生成第一废物流(121)；（e）将至少部分所述的富氮冷凝液(111,115)作为回流液返回到所述第一蒸馏塔(2)；（f）将至少部分所述的第二富氮蒸气(125)经第一压缩机(31)形成第一循环流(131)，并输送入第一蒸馏塔(2)的第二蒸馏区段(8)，其中，第二蒸馏区段(8)位于第一蒸馏区段(7)下方且间隔至少一个理论塔板数；（g）从第二冷凝器(5)中汽化后余下的高氧量液体(113)中抽取第二富氧液体(133)，经膨胀后送入第二蒸馏塔(20)，膨胀后的第二富氧液体(133)包含液体部分和气体部分，所述液体部分向下流动到位于第二蒸馏塔(20)下部的重沸器(24)，所述气体部分上升并在顶部生成第二废物流(144)，该第二废物流经第二主热交换器(41)复热后，至少部分经第二压缩机(32)压缩后生成第二循环流(145)，在第二主热交换器(41)中，第二循环流(145)与经压缩纯化后的第二原料空气(141)，可在和高压液氧(152)以及第二废物流(144)间接换热并冷却后，输入第二蒸馏塔下部空间(25);（h）第二蒸馏塔下部空间(25)含有贫氧蒸汽和贫氧液体，至少部分贫氧蒸汽(146)作为热源被输送入再沸器(24)，与经精馏后的第二富氧液体间接换热，并至少部分冷凝生成贫氧液体(147)返回第二蒸馏塔下部空间(25)；抽取再沸器(24)中剩余的液氧(151)，可经液氧泵(42)增压后，在第二主热交换器(41)中复热后作为氧气产品(153)输出；（i）抽取第二蒸馏塔下部空间(25)中的贫氧液体且分成至少两部分，第一部分贫氧液体(142)经膨胀后被引入第二蒸馏塔上部空间(21)作为回流液，第二部分贫氧液体(143)经膨胀后可与第一富氧液体混合并被送入第一冷凝器(3);（j）可选地，至少部分第一富氮蒸气(105,114)可取出作为氮气产品(134)；（k）可选地，至少部分富氮冷凝液(111,115)可取出作为液氮产品(112)；其中，至少部分所述第一废物流(121)和/或所述第一原料空气(101)在膨胀机(30)中发生膨胀，为所述低温精馏过程提供所需的冷量。