用於空氣分離的壓縮節流製冷方法
2023-05-27 19:46:26 2
專利名稱：：用於空氣分離的壓縮節流製冷方法
技術領域：
：本發明涉及空氣分離的製冷方法，具體涉及一種用於空氣分離的壓縮節流製冷方法。
背景技術：
：目前，空氣分離設備通常採用膨脹機製冷，主要是利用有一定壓力的氣體在膨脹機內進行絕熱膨脹對外做功而消耗氣體本身的內能，從而使氣體自身強烈地冷卻而達到製冷的目的。主要是通過增加膨脹機長度來加大降溫幅度，比如50噸/天以下液體設備能耗一般在1.11.5kWh/Nm3，由於不能無限地通過增加膨脹機數量來降低主換熱器溫差來使設備能耗降低，故採用膨脹機製冷法無法進一步降低設備能耗，而且結構複雜，操作維護困難。
發明內容本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的不足之處而提供的一種製冷效果好、能耗低、節能效果好，維護簡單的用於空氣分離的壓縮節流製冷方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，其特徵在於，該方法採用多組分氣體組成混合製冷劑，將該混合製冷劑經過氣體壓縮機壓縮後進入冷卻器冷卻，再通過換熱器進行換熱，然後進入節流閥降溫，再返回換熱器繼續換熱，最後返回氣體壓縮機進行循環製冷。所述的換熱器與精餾塔置於同一冷箱中，換熱器通過混合製冷劑循環製冷，將冷箱中的設備及介質溫度降低，並維持溫度恆定。所述的混合製冷劑由沸點不同的多種氣體的混合物組成。所述的多種氣體包括甲垸、丙烷、乙烯、戊烯和氮氣。所述的深冷法分離空氣以製取氧氣、氮氣、氬氣、液氧或液氮。與現有技術相比，本發明利用甲垸、丙烷、乙烯、戊烯和氮氣等多組分氣體組成混合製冷劑，通過壓縮節流獲取冷量，使空氣液化後分離製取氧氣、氮氣、氬氣、液氧和液氮等產品。簡化了傳統的液體空分流程，可使200噸/天以下設備能耗降至lkWh/Nn^以下，50噸/天以下設備能耗降低20%以上，裝置越小，節能效果越明顯。本發明方法簡單，裝置小，冷效果好、能耗低、節能效果好，維護簡單。圖1為本發明的示意圖。具體實施例方式以下是結合附圖按照本發明技術方案所作的實施例，用以進一步解釋本發明。實施例1如圖1所示，用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，將空氣分離精餾塔1和換熱器2置於同一冷箱3中，利用甲垸、丙烷、乙烯、戊烯和氮氣等沸點不同的多組分氣體組成混合製冷劑，其組分摩爾分率大致為(甲垸丙烷乙烯戊烯氮氣=0.2685:0.1513:0.1014:0.1738:0.3049)，為了獲得最佳的製冷效果，氣體壓縮機壓縮後的壓力不同製冷劑組分摩爾分率比例將略有調整，將該混合製冷劑(206)流量2760NM3/h，壓力0.041MPa，溫度36。C，經過氣體壓縮機4壓縮至1.6MPa後(204)，溫度上升至112.4。C進入冷卻器5冷卻204至40°C，再通過管道導入冷箱3中，在換熱器2進行換熱冷卻至(202)-172°C，然後進入節流閥6節流至(203)0.06MPa，溫度降至-188.39"C，再返回換熱器2繼續換熱，最後導出冷箱3溫度回復至36"C(206)返回氣體壓縮機4進行循環製冷。待分離的空氣(101)流量2160NM3/h，0.58MPa經主換熱器2被返流的混合製冷劑(203)冷卻至(102)-172°C，經節流後(103)進入精餾塔1，空氣在精餾塔下塔(C1)中被分率成液氮(104)和富氧液空(106)，富氧液空(106)經過冷器(E2)過冷後(107)節流進入上塔(C2)，下塔(Cl)頂部經冷凝蒸發器(Kl)的液氮(104)經過冷器(E2)過冷後節流進入上塔(C2)作為上塔的回流液，抽取200NM3/h，過冷後的液氮(105)作為液體產品輸出；液氮及富氧液空在上塔(C2)中分離成氧氣、液氧、氮氣及汙氮，從上塔釜抽取(108)350NM3/h液氧作為液體產品輸出，本實施例可以製取部分氧氣(02)、帶壓力的氮氣(PN)，亦可僅製取一種或二種液體產品，上塔(C2)可抽取部分氬餾分進入氬塔分離製取液氬產品。表一是該實施例的具體參數，該示例只是說明性的而非限定性的，表一中的流體位號對應於圖一中的標記。流tableseeoriginaldocumentpage5tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1.本發明涉及用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，該方法採用多組分氣體組成混合製冷劑，將該混合製冷劑經過氣體壓縮機壓縮後進入冷卻器冷卻，再通過換熱器進行換熱，然後經節流閥減壓降溫產生冷量，使空氣或其他氣體全部或部分液化，再返回換熱器繼續換熱，復熱後返回氣體壓縮機進行循環製冷。2.根據權利要求1所述的用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，其特徵在於，所述的換熱器與精餾塔置於同一冷箱中，換熱器通過混合製冷劑循環製冷，將空氣或其他氣體全部或部分液化，並提供設備跑冷損失，以維持分餾塔正常運行。3.根據權利要求1所述的用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，其特徵在於，所述的混合製冷劑由沸點不同的多種氣體的混合物組成。4.根據權利要求3所述的用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，其特徵在於，所述的多種氣體包括甲烷、丙垸、乙烯、戊烯和氮氣。5.根據權利要求2所述的用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，其特徵在於，所述的深冷法分離空氣以製取氧氣、氮氣、氬氣、液氧或液氮。全文摘要本發明涉及用於空氣分離的壓縮節流製冷方法，該方法採用多組分氣體組成混合製冷劑，將該混合製冷劑經過氣體壓縮機壓縮後進入冷卻器冷卻，再通過換熱器進行換熱，然後經節流閥減壓降溫產生冷量，使空氣或其他氣體全部或部分液化，再返回換熱器繼續換熱，復熱後返回氣體壓縮機進行循環製冷。與現有技術相比，本發明具有方法簡單，裝置小，製冷效果好、能耗低、節能效果好，維護簡單等特點。文檔編號F25B9/00GK101482336SQ20081003815公開日2009年7月15日申請日期2008年5月28日優先權日2008年5月28日發明者周大榮申請人:上海啟元空分技術發展有限公司