一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置及流程的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空分的裝置及流程方法，特別是一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置及流程，它適用于空氣的分離。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)隨科技進(jìn)步而飛速發(fā)展，各行各業(yè)都向大型化裝備發(fā)展，大鋼鐵、大化肥、大石化、大化纖、大乙烯、大芳烴、大煉油、大發(fā)電(IGCC)、大電子、大注氮采油、大煤氣化、大煤化工等等，它們都需要大型、超大型空分設(shè)備為之服務(wù)。這樣的大型空分裝置，毫無(wú)疑問(wèn)只能是深冷法繼續(xù)獨(dú)霸天下，而且都普遍使用帶增壓機(jī)的內(nèi)壓縮流程的空分裝置。
[0003]內(nèi)壓縮是用泵壓縮液態(tài)產(chǎn)品，再經(jīng)復(fù)熱、氣化后送至裝置外。相對(duì)來(lái)說(shuō)氧氣內(nèi)壓縮較為安全，尤其是大型化裝備領(lǐng)域的高壓力、大流量?jī)?yōu)勢(shì)更突出。
[0004]空分行業(yè)屬高耗能行業(yè)，空分廠屬耗能大戶，空分設(shè)備的原料是空氣，其主要消耗的是能源，能源消耗占生產(chǎn)成本的80%。對(duì)于帶增壓機(jī)的內(nèi)壓縮流程的空分裝置，能源消耗最大的就是空分設(shè)備中的空壓機(jī)和增壓機(jī)。
[0005]隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷完善，空分設(shè)備的節(jié)能增效已越來(lái)越被重視。降低生產(chǎn)成本的主要措施就是降低能耗，節(jié)能降耗是企業(yè)安全環(huán)保、提高效益、增強(qiáng)活力的重要方面。
[0006]現(xiàn)在用一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置及流程，代替現(xiàn)在大量使用的帶增壓機(jī)的內(nèi)壓縮流程空分裝置進(jìn)行節(jié)能、增效，潛力非常大。而且符合現(xiàn)在節(jié)能、減排、環(huán)保的政策。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置及流程，它能夠克服已有技術(shù)的不足，不僅內(nèi)壓縮空分裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能在相同產(chǎn)品參數(shù)下降低空分設(shè)備的綜合單位能耗，降低生產(chǎn)成本，且節(jié)能、減排、環(huán)保效果好，從而，可有效地提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益。
[0008]其解決方案是:低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置包括:與自潔式空氣過(guò)濾器連接的空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)通過(guò)與其連接有溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的預(yù)冷系統(tǒng)及帶污氮換熱器的純化系統(tǒng)相連，而純化系統(tǒng)分別與分餾塔、增壓透平膨脹機(jī)相連。
[0009]所述的空氣壓縮機(jī)為軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)。
[0010]采用低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置的流程是:
1、經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器過(guò)濾去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后的空氣，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，將空氣壓縮至1.0?5.0MPa左右的中壓流程的工作壓力，并從空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出高溫氣體。
[0011]2、從空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出的高溫氣體，一部分進(jìn)入預(yù)冷系統(tǒng)加熱溴化鋰制冷機(jī)用于制冷，另一部分進(jìn)入純化系統(tǒng)作為污氮換熱器的加熱源進(jìn)行換熱，加熱污氮到170度左右。然后再都進(jìn)入預(yù)冷系統(tǒng)中的空氣冷卻塔中冷卻后，進(jìn)入分子篩吸附器，用來(lái)清除空氣中的水份、二氧化碳和一些碳?xì)浠衔铮瑥募兓到y(tǒng)獲得干凈而又干燥的空氣。
[0012]3、從純化系統(tǒng)出來(lái)的干凈而又干燥的空氣分成兩股，一股空氣直接進(jìn)入分餾塔，在其冷箱內(nèi)的主換熱器冷卻后進(jìn)入分餾塔的下塔參加精餾；另一股空氣進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)增壓端進(jìn)行增壓，增壓后的空氣經(jīng)冷卻器后被循環(huán)水冷卻，而后進(jìn)入分餾塔的主換熱器中被冷卻到-110攝氏度后，進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端進(jìn)行絕熱膨脹，產(chǎn)生內(nèi)壓縮空分裝置所需大部分冷量，膨脹后的空氣進(jìn)入分餾塔的下塔參加精餾。在分餾塔的下塔頂部獲得壓力高的純氮?dú)?，在分餾塔的上塔頂獲得壓力低的純氮?dú)?，分餾塔的上塔底部獲得純度為99.6%的液氧。液氧經(jīng)過(guò)液氧泵加壓后進(jìn)入冷箱內(nèi)的高壓主換熱器，被增壓空氣復(fù)熱至常溫后直接送往用戶。同時(shí)抽取部分液氧產(chǎn)品進(jìn)入液體貯槽待用。低壓氮?dú)?、污氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器、主換熱器復(fù)熱后出冷箱，復(fù)熱后的氮?dú)庖徊糠肿鳛楫a(chǎn)品氣送出。從分餾塔上塔中部抽出的氬餾份進(jìn)粗氬塔底部，經(jīng)粗氬塔的分離可在其頂部獲得工藝氬，再進(jìn)入精氬塔的精餾，可在塔底獲得純液氬產(chǎn)品。從而可有效地分離出空氣中的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤狻?br>[0013]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，由于應(yīng)用軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)進(jìn)行空氣壓縮。該軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)具有氣流路程短，阻力損失較小，流量較大，效率比離心式壓縮機(jī)高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、沒(méi)有中間水冷卻器(不需要大量循環(huán)水、涼水塔、水泵等)、體積小、重量輕，以及末級(jí)排氣溫度高，換熱強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明充分利用上述空氣壓縮機(jī)末級(jí)排氣溫度高，換熱強(qiáng)度高的特點(diǎn)，將從該空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出的高溫氣體，一部分用于加熱溴化鋰制冷機(jī)制冷，代替原有氟利昂冷水機(jī)組，能有效地節(jié)約電能；另一部分作為換熱器的加熱源加熱污氮?dú)獾?70度左右，再生分子篩，可省去分子篩再生原來(lái)所用的電加熱器、蓄熱器或蒸汽加熱器，從而減少設(shè)備投資，降低成本。采用增壓透平膨脹機(jī)進(jìn)行增壓，充分利用增壓透平膨脹機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)子輕、轉(zhuǎn)速高、效率高、不需要電機(jī)或汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，代替原有的空氣增壓機(jī)來(lái)壓縮增壓空氣，可有效地提高生產(chǎn)效率。
[0014]總之，本發(fā)明具有工藝流程簡(jiǎn)單、能耗低、節(jié)能、增效，減排效果好的特點(diǎn)。它能有效地減少所用空分設(shè)備及投資，不僅可有效地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，而且，還能提高經(jīng)濟(jì)效益，有利于環(huán)境保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置及流程簡(jiǎn)易方塊圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0017]圖1中，低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置包括:自潔式空氣過(guò)濾器及與其連接的軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)，該軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)通過(guò)與其連接有溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的預(yù)冷系統(tǒng)、有污氮換熱器的純化系統(tǒng)相連，而純化系統(tǒng)分別與分餾塔、增壓透平膨脹機(jī)相連。
[0018]采用內(nèi)壓縮空分裝置的流程是
1、將空氣原料吸入自潔式空氣過(guò)濾器中去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后，進(jìn)入軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)，充分利用所述軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)沒(méi)有中間冷卻器，末級(jí)排氣溫度高的優(yōu)點(diǎn)，將空氣壓縮至1.0?5.0MPa左右的中壓流程的工作壓力，并從所述空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出高溫氣體。
[0019]2、從軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出的高溫氣體，一部分進(jìn)入預(yù)冷系統(tǒng)加熱溴化鋰制冷機(jī)用于制冷，另一部分進(jìn)入純化系統(tǒng)作為污氮換熱器的加熱源，加熱污氮到170度左右，用于再生吸附器。然后，這兩部分高溫氣體再都進(jìn)入預(yù)冷系統(tǒng)中的空氣冷卻塔中冷卻后，進(jìn)入分子篩吸附器吸附，用來(lái)清除空氣中的水份、二氧化碳和一些碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)，從而獲得干凈而又干燥的空氣。采用的吸附器為兩臺(tái)，可交替使用，一臺(tái)吸附器用于吸附雜質(zhì)，另一臺(tái)吸附器則由通過(guò)換熱器加熱到170度左右的污氮?dú)膺M(jìn)行再生。從純化系統(tǒng)獲得的干凈而又干燥的空氣。
[0020]3、從純化系統(tǒng)出來(lái)的干凈而又干燥的空氣分成兩股，一股干凈而又干燥的空氣直接進(jìn)入分餾塔，在其冷箱內(nèi)的主換熱器冷卻后進(jìn)入分餾塔的下塔參加精餾；另一股干凈而又干燥的空氣進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)增壓端進(jìn)行增壓，增壓后的空氣經(jīng)冷卻器后被循環(huán)水冷卻，而后進(jìn)入分餾塔的主換熱器中被冷卻到-110攝氏度左右后，進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端進(jìn)行絕熱膨脹，產(chǎn)生內(nèi)壓縮空分裝置所需的大部分冷量，膨脹后的空氣進(jìn)入分餾塔的下塔參加精餾。在分餾塔的下塔頂部獲得壓力高的純氮?dú)?，在分餾塔的上塔頂獲得壓力低的純氮?dú)?，而分餾塔的上塔底部獲得純度為99.6%的液氧。液氧經(jīng)過(guò)液氧泵加壓后進(jìn)入冷箱內(nèi)的高壓主換熱器，被增壓空氣復(fù)熱至常溫后直接送往用戶。同時(shí)抽取部分液氧產(chǎn)品進(jìn)入液體貯槽待用。低壓氮?dú)?、污氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器、主換熱器復(fù)熱后出冷箱，復(fù)熱后的氮?dú)庖徊糠肿鳛楫a(chǎn)品氣送出。從分餾塔上塔中部抽出的氬餾份進(jìn)粗氬塔底部，經(jīng)粗氬塔的分離可在其頂部獲得工藝氬，再進(jìn)入精氬塔的精餾，可在塔底獲得純液氬產(chǎn)品。從而可有效地分離出空氣中的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤狻?br>【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置，其特征在于，低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置包括，與自潔式空氣過(guò)濾器連接的空氣壓縮機(jī)，該空氣壓縮機(jī)通過(guò)與其連接有溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組的預(yù)冷系統(tǒng)、有污氮換熱器的純化系統(tǒng)相連，而純化系統(tǒng)分別與分餾塔、增壓透平膨脹機(jī)相連。2.如權(quán)利要求書(shū)I所述低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置，其特征在于所述空氣壓縮機(jī)為軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)。3.一種采用權(quán)利要求書(shū)I或2所述的低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置的內(nèi)壓縮空分流程，其特征在于，包括如下工藝步驟: 1)經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器過(guò)濾去除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后的空氣，進(jìn)入空氣壓縮機(jī)，將空氣壓縮至1.0?5.0MPa的中壓流程的工作壓力，并從空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出高溫氣體； 2)從空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出的高溫氣體，一部分進(jìn)入預(yù)冷系統(tǒng)加熱溴化鋰制冷機(jī)用于制冷，另一部分進(jìn)入純化系統(tǒng)作為污氮換熱器的加熱源，加熱污氮?dú)獾?70度，然后再都進(jìn)入預(yù)冷系統(tǒng)中的空氣冷卻塔中冷卻后，再進(jìn)入分子篩吸附器，用來(lái)清除空氣中的水份、二氧化碳和一些碳?xì)浠衔?，從純化系統(tǒng)獲得干凈而又干燥的空氣； 3)從純化系統(tǒng)出來(lái)的干凈而又干燥的空氣分成兩股，一股空氣直接進(jìn)入分餾塔，在其冷箱內(nèi)的主換熱器冷卻后進(jìn)入分餾塔的下塔參加精餾；另一股空氣進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)增壓端進(jìn)行增壓，增壓后的空氣經(jīng)冷卻器后被循環(huán)水冷卻，而后進(jìn)入分餾塔的高壓主換熱器中被冷卻到-110攝氏度后，進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)的膨脹端進(jìn)行絕熱膨脹，產(chǎn)生內(nèi)壓縮空分裝置所需大部分冷量，膨脹后的空氣進(jìn)入分餾塔的下塔參加精餾；在分餾塔的下塔頂部獲得壓力高的純氮?dú)猓诜逐s塔的上塔頂獲得壓力低的純氮?dú)?，分餾塔的上塔底部獲得純度為99.6 %的液氧，液氧經(jīng)過(guò)液氧泵加壓后進(jìn)入冷箱內(nèi)的高壓主換熱器，被增壓空氣復(fù)熱至常溫后直接送往用戶，同時(shí)抽取部分液氧產(chǎn)品進(jìn)入液體貯槽待用；低壓氮?dú)狻⑽鄣獨(dú)饨?jīng)過(guò)冷器、主換熱器復(fù)熱后出冷箱，復(fù)熱后的氮?dú)庖徊糠肿鳛楫a(chǎn)品氣送出，從分餾塔上塔中部抽出的氬餾份進(jìn)粗氬塔底部，經(jīng)粗氬塔的分離可在其頂部獲得工藝氬，再進(jìn)入精氬塔的精餾，可在塔底獲得純液氬產(chǎn)品，從而可有效地分離出空氣中的氧氣、氮?dú)夂蜌鍤狻?br>【專利摘要】一種低能耗的內(nèi)壓縮空分裝置及流程，主要是從軸流式空氣壓縮機(jī)或軸流離心復(fù)合式空氣壓縮機(jī)末級(jí)排出的高溫氣體，一部分通過(guò)換熱器再生分子篩，取消分子篩再生用的電加熱器、蓄熱器或蒸汽加熱器節(jié)能，一部分加熱溴化鋰制冷機(jī)用于制冷，通過(guò)溴化鋰制冷機(jī)制冷代替原有冷水機(jī)組等節(jié)電。用增壓透平膨脹機(jī)代替空氣增壓機(jī)壓縮增壓空氣，提高效率?？傊?，本發(fā)明具有工藝流程簡(jiǎn)單、能耗低、節(jié)能、增效，減排效果好的特點(diǎn)。能有效地減少空分設(shè)備投資，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，而且，還能提高經(jīng)濟(jì)效益，有利于環(huán)境保護(hù)。
【IPC分類(lèi)】F25J3/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104976863
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510413087
【發(fā)明人】王林, 田妍妍
【申請(qǐng)人】王林, 田妍妍
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日