[发明专利]一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备

说明书

一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备，通过压缩机(4)压缩后的原料空气(101)及氮气经过主换热器降温后，送入到精馏系统进行低温分离。在精馏系统中，通过低温分离，得到氧氮等产品，同时也将在精馏塔底部或附近得到富氧液空(1081，1082)。将精馏系统中的富氧液空(1081，1082)或液态空气通过低温液空泵提升到目标压力后送出，通过选择不同扬程的低温液空泵或串联不同数量的低温夜空泵，可以生产各种压力的空气产品。采用这种方法，可以避免被迫设置额外的空气压缩机，彻底改变了氮气循环流程中生产中高压空气产品的方法，其重要性在于能够极大的降低生产成本，同时还能够具有更大的灵活性。同时采用这种方法，可以提高装置的氧气提取率，从而提高能效水平。

技术领域

本发明涉及深冷空气分离领域，具体涉及一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备。

背景技术

深冷分离法又称低温精馏法，1902年由林德教授发明。实质就是气体液体化技术。通常采用机械方法，如用节流膨胀或绝热膨胀等方法，把气体压缩、冷却后，利用不同气体沸点上的差异进行精馏，使不同气体得到分离。

深冷法空气分离原理以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气和氧气。

在特定的煤化工项目中，尤其是合成氨工厂，往往需要大量的氮气产品，在这种情况下，深冷法空气分离采用氮气循环流程比较适合，因而被普遍推广。但是氮气循环流程中，由于没有空气增压机，如果要生产中高压空气产品，以往通常的做法是采用独立的空气增压机，故而大大增加了生产成本。

发明的公开

本发明的目的是提供一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备，以极大地降低生产成本，同时提供更大的生产灵活性。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于深冷精馏生产空气产品的方法，包括：

(a)提供第一塔和第二塔，所述第一塔的顶部和第二塔的底部通过主冷凝蒸发器以热量交换的方式连通，且第一塔的操作压力高于第二塔的操作压力；

(b)提供至少一个主空气压缩机，一个空气预冷系统，一个空气纯化系统，至少一个主换热器，至少一个氮气压缩机，一个过冷器，及，至少一个氮气膨胀机；

(c)将经过主空气压缩机增压后的原料空气进一步预冷和纯化后，在主换热器中冷却后送入第一塔进行精馏；

(d)在第一塔或第二塔的顶部抽取第一氮气，经主换热器复热后，通过至少一个氮气压缩机增压后形成第二氮气；所述第二氮气中的至少一部分在主换热器冷却后形成第一液氮，经减压装置减压后形成第二液氮并送入第一塔和/或第二塔的顶部；所述第二氮气中的至少另一部分在主换热器部分冷却后形成第三氮气，经第一氮气膨胀机膨胀后送入第一塔和/或第二塔的顶部；

(e)从第一塔中抽取第一富氧液空经过冷器过冷后送入第二塔作为回流液；

其中，从第一塔中抽取第二富氧液空或液态空气经第一泵增压后在主换热器中与所述第二氮气换热后输出空气产品。

可选地，通过使用不同扬程的第一泵将第二富氧液空或液态空气增压至不同压力范围，以输出不同压力范围的空气产品。

可选地，所述第二富氧液空或液态空气通过串联不同数量的第一泵增压至不同压力范围，以输出不同压力范围的空气产品。

可选地，将第二液氮中的一部分通过调节阀引出至第一泵，用以和第二富氧液空或液态空气按适当比例混合，进而调节输出空气产品中氮氧的比例。

可选地，在主冷凝蒸发器中抽取液氧，经第二泵增压后送入主换热器汽化后，输出氧气产品。

可选地，将第二液氮中的一部分引出，经过冷器过冷后送入第二塔顶部。