一種具有高壓換熱供氧的空分裝置的製作方法

2023-07-29 04:27:26

本發明屬於空分設備技術領域，特指一種具有高壓換熱供氧的空分裝置。

背景技術：

目前，一般制氧設備工藝均為上塔氧氣經板式復熱抽出後，再進入高壓氧壓機壓縮充瓶(附圖1中點劃線的線路)，遇瓶氣量的增減還需1名操作工操作開停機，氧氣壓縮機耗能及檢修成本高，且安全性低，設備調節不靈活等劣勢。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種具有高壓換熱供氧的空分裝置，利用產出的液氧經高壓液氧泵壓縮，通過高壓換熱器與進塔空氣交換得到常溫高壓氧氣，同時使進塔空氣得到冷量回收和停止低壓氧氣的輸出，以達到減少氧氣壓縮機的投入及其能耗和維護成本的目的。

本發明的目的是這樣實現的：一種具有高壓換熱供氧的空分裝置，包括雙級精餾塔、主換熱器，雙級精餾塔包括上塔、下塔和位於兩者之間的冷凝蒸發器，下塔下部連有空氣進塔管道，上塔頂部連有氮氣出塔管道，空氣進塔管道和氮氣出塔管道分別經過主換熱器實現熱交換，其特徵在於：冷凝蒸發器的蒸發側連有液氧輸出管道，液氧輸出管道上依次連有高壓液氧泵和高壓換熱器，所述空氣進塔管道具有並聯的兩條支路，一條支路經過所述主換熱器，另一條支路經過所述高熱換熱器實現空氣與液氧的熱交換。

優選的，所述下塔下端連有液空管道，液空管道另一端連接至上塔上部，液空管道上設有液空換熱器，所述氮氣出塔管道經過液空換熱器。

優選的，所述冷凝蒸發器的冷凝側連有液氮管道，液氮管道經過液空換熱器連接至上塔頂部。

優選的，所述上塔在氮氣出塔管道接口與液空管道接口之間為精餾段，液空管道接口之下為提餾段，精餾段連有汙氮出塔管道，汙氮出塔管道依次經過液空換熱器和主換熱器。

優選的，所述高壓換熱器為高壓繞管式換熱器。

本發明相比現有技術突出且有益的技術效果是：

1、一臺氧氣壓縮機的功率在七八十千瓦，一臺液體泵的功率才十幾千瓦，大大節省了能耗，每小時電耗可節省250KW；

2、氧氣液態與氣態體積比在1：800左右，因此，相同情況下，輸送同樣的氧氣量時，壓縮機需要更多的臺數，而輸送液態氧氣，只需一臺高壓液氧泵，不僅省電節能，而且減少了壓縮機的設備投入和相應的人員配置、檢修量；液體泵還可以通過遠程操控，使用更方便；

3、傳統液體制氧設備工藝的上塔氧氣經板式復熱抽出後，進入的是低壓氧氣輸送管道，氧氣壓縮機對低壓氧氣進行壓縮時，容易帶入外界的雜質氣體；因此採用高壓的液氧輸出管道，利於提高氧氣純度。

附圖說明

圖1是本發明的結構原理圖。

附圖說明：1、液氧輸出管道；2、空氣進塔管道；3、汙氮出塔管道；4、氮氣出塔管道；5、液空管道；6、液氮管道；C1、下塔；C2、上塔；K、冷凝蒸發器；E1、主換熱器；E2、液空換熱器；E3、高壓換熱器；OP1、高壓液氧泵；OC1、高壓氧壓機。

具體實施方式

下面結合附圖以具體實施例對本發明作進一步描述，參見圖1：

一種具有高壓換熱供氧的空分裝置，包括雙級精餾塔、主換熱器E1，雙級精餾塔包括上塔C2、下塔C1和位於兩者之間的冷凝蒸發器K，下塔C1下部連有空氣進塔管道2，上塔C2頂部連有氮氣出塔管道4，空氣進塔管道2和氮氣出塔管道4分別經過主換熱器E1實現熱交換，冷凝蒸發器K的蒸發側連有液氧輸出管道1，液氧輸出管道1上依次連有高壓液氧泵OP1和高壓換熱器E3，空氣進塔管道2具有並聯的兩條支路，一條支路經過主換熱器E1，另一條支路經過高熱繞管式換熱器實現空氣與液氧的熱交換。

其中，下塔C1下端連有液空管道5，液空管道5另一端連接至上塔C2上部，液空管道5上設有液空換熱器E2，所述氮氣出塔管道4經過液空換熱器E2。

其中，冷凝蒸發器K的冷凝側連有液氮管道6，液氮管道6經過液空換熱器E2並連接至上塔C2頂部。

本方案的具體工作流程如下：

1、空氣進塔管道2吸入空氣，兩條支路分別進入高壓繞管式換熱器和主換熱器E1使得進塔空氣得到冷量回收，實現初步預冷；

2、兩條空氣支路合併後進入下塔C1下部，並冷凝成液態空氣，根據空氣各組份蒸發溫度的不同，空氣在下塔C1進行第一次分離，將沸點較低的氮氣從液態空氣中分離，下塔C1底部形成富氧液空，氣態氮氣上升，在冷凝蒸發器K的冷凝側形成液氮；

3、下塔C1底部的富氧液空經液空管道5輸送至上塔C2精餾，以獲得純氧和純氮；上塔C2分為兩段，以液空進料口為界，上部為精餾段，精餾上升氣體，回收氧組份，提純氮氣純度，精餾段連有汙氮出塔管道3；下段為提餾段，將液體中的氮組分分離出來，提高液體的氧純度；

4、冷凝蒸發器K冷凝側的液氮經過液氮管道6通至上塔C2的精餾段，進一步提純氮氣；上塔C2頂部的氮氣出塔管道4、汙氮出塔管道3、液空管道5、液氮管道6都經過液空換熱器E2，使得汙氮和氮氣得到冷量回收；

5、汙氮出塔管道3、氮氣出塔管道4經過液空換熱器E2後再經過主換熱器E1，將冷量傳遞給進塔空氣；

6、在冷凝蒸發器K的蒸發側的液氧經過液氧輸出管道1、高壓液氧泵OP1將高壓液氧送至高壓繞管式換熱器，進塔空氣與液氧熱交換，得到常溫高壓氧氣輸出。

上述實施例僅為本發明的較佳實施例，並非依此限制本發明的保護範圍，故：凡依本發明的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋於本發明的保護範圍之內。