專利名稱：降低空氣分離綜合能耗的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及空氣分離系統(tǒng)，尤其是一種降低空氣分離綜合能耗的空氣分離裝置。
背景技術：
空分的原料來自空氣，具有取之不盡，用之不竭的特點，空分的經濟性主要體現(xiàn)在 節(jié)能。傳統(tǒng)的思想觀念束縛了空分綜合能耗降低的考慮，如片面強調純度、提取率，而不是 全局考慮能耗。隨著空分裝置的大型化和內壓縮空分的發(fā)展，如何節(jié)能具有非常迫切的重 要性。此外某些化工裝置對氮氣中的氬的含量要求較低，現(xiàn)有技術一般難以滿足要求，或即 使?jié)M足要求，但加工空氣量增大。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種降低空氣分離綜合能耗的裝置。為解決上述技術問題，本實用新型包括換熱器，帶上、下塔的壓力精餾塔，過冷器， 氧泵，下塔上部的冷凝蒸發(fā)器，空氣輸送管道，以及若干引出管道、連接管道，閥門；所述換熱器內設置有空氣放熱通道I、氮氣復熱通道I、污氮氣復熱通道I、氧復熱 通道I ；所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放熱通道II、液氮放熱通道II、氮氣 復熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述換熱器的空氣放熱通道I兩端分別通過管道連接空氣輸送管道以及所述下 塔下部的空氣進口；所述主冷凝蒸發(fā)器內設置氧蒸發(fā)通道III、氮氣放熱通道III ；氧蒸發(fā)通道出口分 別通過管道連接產品液氧引出管道與氧泵，所述氧泵的液氧出口依次連接換熱器內的氧復 熱通道I、氧氣引出管道；所述氮氣放熱通道III進口連接下塔頂部氮氣出口，氮氣放熱通 道III出口分為兩束，其中一束通過管道連接過冷器的液氮復熱通道II，另一束通過管道 連接下塔回流液進口 ；液氮復熱通道II的出口分別連接產品液氮引出管道和上塔的回流 液口 ；所述過冷器液空放熱通道II兩端分別通過管路連接所述下塔底部的液空出口與 上塔的液空進口；所述過冷器污液空放熱通道II兩端分別通過管路連接所述下塔下部的污液空出 口與上塔的污液空進口；所述上塔頂部的氮氣出口通過管道依次與過冷器氮氣放熱通道II、換熱器的氮氣 復熱通道I、氮氣引出管道連接；所述上塔上部的污氮氣出口通過管道依次與過冷器污氮 氣復熱通道II、換熱器的污氮氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接；其特征在于所述換熱器內設置有壓力氮氣復熱通道I，所述下塔頂部的氮氣出 口還通過管道與換熱器的壓力氮氣復熱通道I進口連接，壓力氮氣復熱通道I出口外接壓力氮氣產品引出管道。采用上述裝置，由于輸送到用戶管網的氮氣產品全部來自從下塔頂部抽取的氣氮作為壓力氮氣產品，而不是全部或部分取自上塔低壓氮壓縮。雖然會適當降低氧的提取率， 但節(jié)約的功耗價值更大。且隨著空分裝置的氬產品價值的降低和內壓縮膨脹空氣進下塔空 分的發(fā)展，為本實用新型的市場開拓提供了有利機遇。作為上次裝置的一種替換，本實用新型裝置還包括液氮泵，所述換熱器內的壓力 氮氣復熱通道I替換為內壓縮氮復熱通道I，內壓縮氮復熱通道外接更高壓力的中壓氮氣 引出管道；所述主冷凝蒸發(fā)器內的氮氣放熱通道III出口分為三束，其中一束通過管道連 接過冷器的液氮放熱通道II，另一束連接下塔回流液進口，第三束通過管道依次連接液氮 泵、換熱器內的內壓縮氮復熱通道I、中壓氮氣引出管道。上述第二種裝置，利用下塔產生的液氮內壓縮的方法獲得較高壓力的中壓氮氣產 品，也能較好的降低空分能耗。作為上述第一種裝置與第二種裝置結合的第三種空分裝置，其換熱器內設置有壓 力氮氣復熱通道I、內壓縮氮復熱通道I，壓力氮氣復熱通道I、內壓縮氮復熱通道I的出口 分別外接壓力氮氣產品引出管道、中壓氮氣引出管道；下塔頂部的氮氣出口通過管道與換 熱器的壓力氮氣復熱通道I進口連接；主冷凝蒸發(fā)器內的氮氣放熱通道III出口分為三束， 其中一束通過管道連接過冷器的液氮放熱通道II，另一束連接下塔回流液進口，第三束通 過管道依次連接液氮泵、換熱器內的內壓縮氮復熱通道I、中壓氮氣引出管道。上述第三種裝置采用從下塔頂部抽取氮氣作為壓力氮氣產品，又同時采用下塔產 生的液氮內壓縮的方法獲得較高壓力的中壓氮氣產品，也不失為一種較好的降低空分能耗 的方法。且當?shù)獌葔嚎s量控制在一定范圍內時，由于縮小了換熱器冷端溫差，節(jié)能更明顯。作為上述第一種空分裝置的改進，所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放 熱通道II、液氮放熱通道II、污液氮放熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述液氮放熱通道 II的出口連接產品液氮引出管道；所述污液氮放熱通道II進出口兩端分別通過管道連接 所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回流液口 ；所述上塔頂部的污氮氣出口通過管道依次 與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接。采用第四種裝置，在直接從下塔頂部抽取氣氮作為壓力氮氣產品的基礎上，上塔 塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾， 進一步提高上塔的精餾能力，可以更大幅度降低空分裝置能耗；并降低氮中的氬含量。作為上述第二種空分裝置的改進，所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放 熱通道II、液氮放熱通道II、污液氮放熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述液氮放熱通道 II的出口連接產品液氮引出管道；所述污液氮放熱通道II進出口兩端分別通過管道連接 所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回流液口 ；所述上塔頂部的污氮氣出口通過管道依次 與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接。本裝置的效果同上述第四種裝置所述。但當液氮內壓縮獲得的中壓氮氣產品與空 氣分離時所獲得的氧總摩爾流量的比例很大接近1. 5倍時，由于污液氮組分同污液空組分 接近，與常規(guī)空分類似，氮中氬含量降低并不顯著。作為上述第三種空分裝置的改進，所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放 熱通道II、液氮放熱通道II、污液氮放熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述液氮放熱通道II的出口連接產品液氮引出管道；所述污液氮放熱通道II進出口兩端分別通過管道連接 所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回流液口 ；所述上塔頂部的污氮氣出口通過管道依次 與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接。本裝置的 效果同第四種裝置所述。氬的分離功大于氧，氧的分離功大于氮，隨著空分液體尤其氬市場的飽和，空分液 體、氬的平均價格急劇下滑，空分的消耗主要是能源，而能源價格卻快速上升，大部分空分 裝置不再盲目追求氬產量或不需要氬。本實用新型充分利用分離工程中量過大的高純品需 要消耗額外的能量的原理進行節(jié)能，可以大幅降低空分裝置的綜合能耗。所采用的小部分 氮內壓縮可以縮小換熱器的冷端溫差，減少不可逆損失，從而降低能耗。

本實用新型將通過實施例并參照附圖的方式說明，其中圖1 6是本實用新型方法實施例1-6的裝置示意圖。圖7是現(xiàn)有技術的典型空分裝置示意圖。
具體實施方式
如圖7所示的現(xiàn)有技術的典型空分裝置簡圖，采用氧內壓縮、低壓氮外壓縮工藝， 該裝置的其主要工藝流程如下(1)壓縮并凈化的空氣GA經101空氣輸送管線引入換熱器El的空氣放熱通道I 進行低溫冷卻；(2)冷卻后的空氣經102管線送入下塔Cl下部的空氣進口，在下塔從下而上在塔 板或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質，在下塔塔頂獲得氮氣；(3)從下塔頂獲取的氮氣通過管道進入下塔上部的冷凝蒸發(fā)器Kl的氮氣放熱通 道III中冷凝為液氮后分為兩束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液氮復熱通道 II ；過冷后的液氮又分為兩束，一束經管線125進入上塔C2頂部的回流液口作為回流液精 餾，另一束經管線124作為產品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經121-122管線進入下 塔回流液口作為回流液繼續(xù)精餾。(4)在冷凝蒸發(fā)器Kl的氧蒸發(fā)通道III的液氧出口抽出一部分液氧LO作為產品 液氧被管線201-202引出，一部分經管線204至氧泵OP加壓后，經管線203進入換熱器的 氧復熱通道I復熱后獲得的氧氣GO被管線205引出；(5)從下塔底部的液空出口抽取的液空經107管線以及從下塔下部抽取的污液空 經109管線分別進入過冷器的液空放熱通道II、污液空放熱通道II過冷后，經108管線和 110管線送入上塔的液空進口、污液空進口精餾；(6)從上塔上部引出的污氮氣以及從上塔頂部引出的氮氣分別經130管線和126 管線經過冷器污氮氣復熱通道II、氮氣復熱通道II過冷，再分別經131管線和127管線進 入換熱器污氮氣復熱通道I、氮氣復熱通道I復熱后得到的污氮氣WN和低壓氮氣DN經132 管線和128管線引出，引出的低壓氮氣被氮壓縮機NC壓縮后經129管線去用戶管網。本實用新型實施例1-6對應的裝置分別見附圖1-6，所述設備的主要工藝流程步 驟見下[0035]實施例1(1)壓縮并凈化的空氣GA經101空氣輸送管線引入換熱器El的空氣放熱通道I進行低溫冷卻；(2)冷卻后的空氣經102管線送入下塔Cl下部的空氣進口，在下塔從下而上在塔 板或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質，在下塔塔頂獲得氮氣；(3)從下塔塔頂產生的氮氣分為兩束，其中一束氮氣經管線141送入換熱器El的 壓力氮氣復熱通道I復熱到常溫，經142管線作為壓力氮氣產品PN引出，可根據(jù)需要直接 送入用戶氮氣管網或經增壓機NZ增壓到所需壓力后再送入用戶氮氣管網；第二束氮氣通 過管道進入下塔上部的冷凝蒸發(fā)器Kl的氮氣放熱通道III中冷凝為液氮；壓力氮氣產品與空氣分離時所獲得的氧總摩爾流量的比例控制為0. 5-2. 0倍時 能耗降低理想，較佳比例為0. 8-1. 8。如空分設備設計氧總摩爾流量為1萬標方，則控制抽 取下塔的氣氮所獲得壓力氮氣產品的摩爾流量為0. 5-2. 0萬標方，較佳為0. 8-1. 8萬標方。(4)冷凝后的液氮分為兩束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液氮復熱通 道II ；過冷后的液氮又分為兩束，一束經管線125進入上塔C2頂部的回流液口作為回流液 精餾，另一束經管線124作為產品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經121-122管線進入 下塔回流液口作為回流液繼續(xù)精餾；(5)在冷凝蒸發(fā)器Kl的液氧蒸發(fā)通道III的液氧出口抽出一部分液氧LO作為產 品液氧被管線201-202引出，一部分經管線204至氧泵OP加壓后，經管線203進入換熱器 的氧復熱通道I復熱后獲得的氧氣GO被管線205引出；(6)從下塔底部的液空出口抽取的液空經107管線以及從下塔下部抽取的污液空 經109管線分別進入過冷器的液空放熱放熱通道II、污液空放熱放熱通道II過冷后，經 108管線和110管線送入上塔的液空進口、污液空進口精餾；(7)從上塔上部引出的污氮氣以及從上塔頂部引出的氮氣分別經130管線和126 管線經過冷器污氮氣復熱通道II、氮氣放熱通道II過冷，再分別經131管線和127管線進 入換熱器污氮氣復熱通道I、氮氣復熱通道I復熱后得到的污氮氣WN和低壓氮氣DN經132 管線和128管線引出。本實用新型通過抽出下塔塔頂?shù)膲毫Φ獨猥@得帶壓的產品，將空分裝置的能量進 行回收，從而節(jié)約能耗。實施例2本實用新型工藝流程與實施例1的區(qū)別是步驟(3)從下塔頂獲取的氮氣通過管道進入下塔上部的冷凝蒸發(fā)器Kl的氮氣放 熱通道III中冷凝為液氮；步驟(4)冷凝后的液氮分為三束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液氮放 熱通道II過冷，過冷后的液氮又分為兩束，一束經管線125進入上塔C2頂部的回流液口作 為回流液精餾，另一束經管線124作為產品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經121-122 管線進入下塔回流液口作為回流液繼續(xù)精餾；冷凝后的第三束液氮經150管線進液氮泵NP 內壓縮后經151管線送入換熱器內壓縮氮復熱通道I復熱到常溫后，經152管線作為中壓 氮氣產品HN引出(比壓力氮氣壓力高)，液氮內壓縮獲得的中壓氮氣產品與空氣分離時所 獲得的氧總摩爾流量的比例為0. 25-1. 25倍較為經濟。[0049]采用本工藝流程，和實施例1的區(qū)別是不直接從下塔頂部抽取壓力氮氣，而是將 下塔產生的壓力氮冷凝后的一部分液氮經內壓縮后再送入換熱器復熱到常溫，作為較高壓 力的中壓氮氣產品使用。氮內壓縮取出量能力沒有壓力氮氣大，且若內壓縮壓力越高，內 壓縮氮取出能力要降低。但在實施例1中獲得壓力氮氣產品壓力受空分精餾系統(tǒng)制約，一 般 5. 4bara基本上時固定的，需進一步增壓達到更高壓力，滿足用戶需求，有時為了簡便 省去氮壓機，或所需氮壓力很高時(如4MPa以上)，或壓縮機不好匹配等情況下，采用實施 例2較好。實施例3 本實用新型工藝流程為實施例1與實施例2的結合，即其與實施例1的步驟不同 之處在于步驟(3)從下塔塔頂Cl產生的氮氣分為兩束，其中一束氮氣經管線141送入換熱 器El的壓力氮氣復熱通道I復熱到常溫，經142管線作為壓力氮氣產品PN引出，可根據(jù)需 要直接送入用戶氮氣管網或經增壓機NZ增壓到所需壓力后再送入用戶氮氣管網；第二束 氮氣通過管道進入下塔上部的冷凝蒸發(fā)器Kl的氮氣放熱通道III中冷凝為液氮；步驟(4)冷凝后的液氮分為三束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液氮復 熱通道II過冷，過冷后的液氮又分為兩束，一束經管線125進入上塔C2頂部的回流液口作 為回流液精餾，另一束經管線124作為產品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經121-122 管線進入下塔回流液口作為回流液繼續(xù)精餾；冷凝后的第三束液氮經150管線進液氮泵NP 內壓縮后經151管線送入換熱器內壓縮氮復熱通道I復熱到常溫后，經152管線作為中壓 氮氣產品HN引出(比壓力氮氣產品PN壓力高)。上述驟(3)中抽取的氮氣所獲得的壓力氮氣產品和步驟(4)中液氮內壓縮獲得的 中壓氮氣產品的1. 3倍之總和與空氣分離時所獲得的氧總摩爾流量的比例為0. 8-1. 8倍為 好。采用本方案可獲得兩種壓力等級氮氣產品，能耗仍保持較低。壓力氮取出總量比 氮全部內壓縮要大。內壓縮壓力提高，壓力氮或液氮內壓縮取出量的能力降低，氮內壓縮量 增大，總壓力氮的取出量的能力下降。氮內壓縮比例約0.75以下時節(jié)能更顯著。實施例4本實用新型工藝流程與實施例1的區(qū)別是步驟(4)冷凝后的液氮分為兩束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液氮放 熱通道II過冷后，經管線124作為產品液氮LN引出；另一束液氮經121-122管線進入下塔 回流液口作為回流液繼續(xù)精餾；步驟(7)從下塔上部抽取污液氮經117管線進過冷器污液氮放熱通道II過冷，再 經118管線送入上塔頂部的回流液口精餾；步驟(8)從上塔頂部引出的污氮氣經130管線進入過冷器污氮氣復熱通道II過 冷，再經131管線進入換熱器污氮氣復熱通道I復熱后得到的污氮氣WN經132管線引出。采用本工藝流程，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即其與實施例1的 區(qū)別為抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，可以進一步提高上塔的精餾能力， 更大幅度降低空分裝置能耗，并降低氮中的氬含量。表2為壓力氮氣產品與空氣分離時所 獲得的氧總摩爾流量不同控制比例(N2/0)對系統(tǒng)和節(jié)能的影響。表2中具體控制比例見表 2-1 表 2-1從表2數(shù)據(jù)可以看出壓力氮氣產品與空氣分離時所獲得的氧總摩爾流量的比例 約為0. 5 2倍較為經濟，最佳比例約為0. 8 1. 8.實施例5本實用新型工藝流程與實施例2的區(qū)別是步驟(4)所述冷凝的液氮分為三束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液 氮復熱通道II過冷后，經管線124作為產品液氮LN引出；一束液氮經121-122管線進入下 塔作為回流液繼續(xù)精餾；第三束液氮經150管線進液氮泵NP內壓縮后經151管線送入換熱 器內壓縮氮復熱通道I復熱到常溫后，經152管線作為中壓氮氣產品HN引出，液氮內壓縮 獲得的中壓氮氣產品與空氣分離時所獲得的氧總摩爾流量的比例為0. 25-1. 25倍較為經 濟。步驟(7)從下塔上部抽取污液氮經117管線進過冷器污液氮放熱通道II過冷，再 經118管線送入上塔頂部的回流液口精餾；步驟(8)從上塔頂部引出的污氮氣經130管線進入過冷器污氮氣復熱通道II過 冷，再經131管線進入換熱器污氮氣復熱通道I復熱后得到的污氮氣WN經132管線引出。采用本工藝流程，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即其與實施例2的 區(qū)別為抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，可以進一步提高上塔的精餾能力， 更大幅度降低空分裝置能耗，并降低氮中的氬含量。表4為氮內壓縮獲得壓力氮氣產品與 氧總摩爾流量的某一個控制比例(N1/0)的實施效果。表4中各實施方案具體控制比例見 表 4-1 表4-1實施例6本實用新型工藝流程與實施例3的區(qū)別是步驟(4):所述冷凝的液氮分為三束，一束液氮經121-123管線進入過冷器E2液 氮放熱通道II過冷后，經管線124作為產品液氮LN引出；一束液氮經121-122管線進入下 塔作為回流液繼續(xù)精餾；第三束液氮經150管線進液氮泵NP內壓縮后經151管線送入換熱 器內壓縮氮復熱通道I復熱到常溫后，經152管線作為較高壓力的中壓氮氣產品HN引出， 液氮內壓縮獲得的1. 3倍中壓氮氣和下塔獲得的壓力氮氣產品流量總和與空氣分離時所 獲得的氧總摩爾流量的比例為0. 5-2倍，較佳為0. 8-1. 8倍；步驟(7)從下塔上部抽取污液氮經117管線進過冷器污液氮放熱通道II過冷，再經118管線送入上塔頂部的回流液口精餾；步驟(8)從上塔頂部引出的污氮氣經130管線進入過冷器污氮氣復熱通道II過 冷，再經131管線進入換熱器污氮氣復熱通道I復熱后得到的污氮氣WN經132管線引出。 采用本工藝流程，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即其與實施例3的 區(qū)別為抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，可以進一步提高上塔的精餾能力， 更大幅度降低空分裝置能耗，并降低氮中的氬含量。表3為分別抽取壓力氮氣產品與氧總 摩爾流量的某一個控制比例(N2/0)和氮內壓縮獲得中壓氮氣產品與氧總摩爾流量的某一 個控制比例(N1/0)的實施效果。表3中具體控制比例見表3-1 表 3-1從表3中數(shù)據(jù)可以看出壓力氮氣產品與液氮內壓縮獲得的中壓氮氣產品的1.3 倍之總和與空氣分離時所獲得的氧總摩爾流量的比例約為0. 8 1. 8倍，氮內壓縮比例約 0. 75以下時較為經濟。本實用新型通過從下塔塔頂最大限度的抽出壓力氮(氣氮或液氮內壓縮)，獲得 帶壓的產品，充分利用空分上下塔的精餾潛力，將空分裝置的潛力充分利用回收。抽取污液 氮，增大了上塔上段回流比，提高了上塔的分離能力，并降低氮中的氬含量。不僅降低空分 能耗，且整個流程組織優(yōu)化。從下表1-表4主要列舉數(shù)據(jù)可知，采用本實用新型可以大幅度降低空分裝置能 耗。表中實施例為典型的壓力等級的空分裝置，氬精餾不再表述。污液氮工藝流程空壓機能 耗降低1.7 3%，且同時氮產品中的氬含量顯著降低；與常規(guī)工藝相比節(jié)能顯著。實施例 4-3、6-1、6-2的節(jié)能顯著低，尤其實施例6-1、6-2，少量的氮內壓縮，抽出大量壓力氮氣，綜 合能耗最低。從設備成本來說，雖然下塔精餾及其前續(xù)系統(tǒng)的投資增加一些，但由于上塔的 體積以及主冷的換熱面積減小，相較上塔及主冷的投資減少，整個空分裝置的成本較現(xiàn)有 流程降低，且能耗降低可達7% ；空分分離綜合能耗可降低11% ；污液氮工藝流程空壓機能 耗降低1. 7 3%;增加了壓力氮抽取能力；此外抽取壓力氮，氬的產量會有明顯下降，但目 前隨著更多大型空分的相繼投產，氬及液氧液氮產品的高價值時代已過去，僅當生產純氬 且氬的年出廠價格達到2000元/噸以上時，采用常規(guī)流程才有優(yōu)勢，若不考慮氬的額外附 加價值，一套四萬空分采用本實用新型實施例6-1，實施例6-2可節(jié)約電費1100萬元/年， 其經濟潛力很大。因此本實用新型尤其適宜化工等對氬產量不盲目追求的新建企業(yè)；也可 以對現(xiàn)有的空分裝置進行節(jié)能改造。特別是采用污液氮工藝流程，只要氮內壓縮量或抽取 壓力氮量不太大，氮中的氬含量約為常規(guī)流程的1/13 1/3，可以顯著提高氮氣產品的品 質，降低其中的氬含量，減少后續(xù)化工合成氣的壓縮功耗和惰性氣體的排放(如合成氨工 業(yè)因為大量氬的存在需排放大量施放氣)，提高經濟效益。尤其適宜于對氮產品中氬要求含量低的化工等行業(yè)。。表1中列舉的是實施例1-6中抽取壓力氮氣獲得壓力氮氣產品與氧總摩爾流量的 某一個控制比例(N2/0)和或氮內壓縮獲得中壓氮氣產品與氧總摩爾流量的某一個控制比 例(N1/0)的對比實施效果。表1中具體控制比例見下表1-1 表 1-1 表 1 表 2 表3 表 4以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型 的保護范圍之內。
權利要求一種降低空氣分離綜合能耗的裝置，包括換熱器，帶上、下塔的壓力精餾塔，過冷器，氧泵，下塔上部的冷凝蒸發(fā)器，空氣輸送管道，以及若干引出管道、連接管道，閥門；所述換熱器內設置有空氣放熱通道I、氮氣復熱通道I、污氮氣復熱通道I、氧復熱通道I；所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放熱通道II、液氮放熱通道II、氮氣復熱通道II、污氮氣復熱通道II；所述換熱器的空氣放熱通道I兩端分別通過管道連接空氣輸送管道以及所述下塔下部的空氣進口；所述主冷凝蒸發(fā)器內設置液氧蒸發(fā)通道III、氮氣放熱通道III；液氧蒸發(fā)通道分別通過管道連接產品液氧引出管道與氧泵，所述氧泵的氧出口依次連接換熱器內的氧復熱通道I、氧氣引出管道；所述氮氣復熱通道III進口連接下塔頂部氮氣出口，氮氣復熱通道III出口分為兩束，其中一束通過管道連接過冷器的液氮放熱通道II，另一束通過管道連接下塔回流液進口；液氮放熱通道II的出口分別連接產品液氮引出管道和上塔的回流液口；所述過冷器液空放熱通道II兩端分別通過管路連接所述下塔底部的液空出口與上塔的液空進口；所述過冷器污液空放熱通道II兩端分別通過管路連接所述下塔下部的污液空出口與上塔的污液空進口；所述上塔頂部的低壓氮氣出口通過管道依次與過冷器氮氣復熱通道II、換熱器的低壓氮氣復熱通道I、低壓氮氣引出管道連接；所述上塔上部的污氮氣出口通過管道依次與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接；其特征在于所述換熱器內設置有壓力氮氣復熱通道I，所述下塔頂部的氮氣出口還通過管道與換熱器的壓力氮氣復熱通道I進口連接，壓力氮氣復熱通道I出口外接壓力氮氣產品引出管道。
2.如權利要求1所述的降低空氣分離綜合能耗的裝置，其特征在于還包括液氮泵，所 述換熱器內的壓力氮氣復熱通道I替換為內壓縮氮復熱通道I，內壓縮氮復熱通道外接中 壓氮氣引出管道；所述主冷凝蒸發(fā)器內的氮氣放熱通道III出口分為三束，其中一束通過 管道連接過冷器的液氮放熱通道II，另一束連接下塔回流液進口，第三束通過管道依次連 接液氮泵、換熱器內的內壓縮氮復熱通道I、中壓氮氣引出管道。
3.如權利要求1所述的降低空氣分離綜合能耗的裝置，其特征在于還包括液氮泵，所 述換熱器內還設置有內壓縮氮復熱通道I，內壓縮氮復熱通道外接中壓氮氣引出管道；所 述主冷凝蒸發(fā)器內的氮氣放熱通道III出口分為三束，其中一束通過管道連接過冷器的液 氮放熱通道II，另一束連接下塔回流液進口，第三束通過管道依次連接液氮泵、換熱器內的 內壓縮氮復熱通道I、中壓氮氣引出管道。
4.如權利要求1所述的降低空氣分離綜合能耗的裝置，其特征在于所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放熱通道II、液氮放熱通道II、污液氮放 熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述液氮放熱通道II的出口連接產品液氮引出管道；所述 污液氮放熱通道II進出口兩端分別通過管道連接所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回 流液口 ；所述上塔頂部的污氮氣出口通過管道依次與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接。
5.如權利要求2所述的降低空氣分離綜合能耗的裝置，其特征在于所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放熱通道II、液氮放熱通道II、污液氮放 熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述液氮放熱通道II的出口連接產品液氮引出管道；所述 污液氮放熱通道II進出口兩端分別通過管道連接所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回 流液口 ；所述上塔頂部的污氮氣出口通過管道依次與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮 氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接。
6.如權利要求3所述的降低空氣分離綜合能耗的裝置，其特征在于所述過冷器內設置污液空放熱通道II、液空放熱通道II、液氮放熱通道II、污液氮放 熱通道II、污氮氣復熱通道II ；所述液氮放熱通道II的出口連接產品液氮引出管道；所述 污液氮放熱通道II進出口兩端分別通過管道連接所述下塔上部的污液氮出口和上塔的回 流液口 ；所述上塔頂部的污氮氣出口通過管道依次與過冷器污氮氣復熱通道II、換熱器的污氮 氣復熱通道I、污氮氣引出管道連接。
專利摘要本實用新型公開了一種顯著降低空氣分離綜合能耗的裝置，包括換熱器，帶上、下塔的壓力精餾塔，過冷器，氧泵，冷凝蒸發(fā)器；換熱器內的壓力氮氣復熱通道與下塔氮氣出口連接，和或換熱器內的壓力氮氣復熱通道與冷凝蒸發(fā)器連接。通過抽取大量氮氣送入換熱器復熱引出壓力氮氣產品，和或抽出大量液氮內壓縮復熱作為中壓氮氣產品。由于氮氣產品全部來自從下塔頂部抽取的壓力氮和或液氮內壓縮，充分利用空分上下塔的精餾潛力，可降低空分能耗。特別是上塔塔頂回流液取自下塔上部的污液氮，可進一步提高上塔的精餾能力，降低空分裝置能耗和氮產品中的氬含量。采用本工藝流程，具有流程組織優(yōu)化，設備投入成本低，能耗降低顯著的特點。
文檔編號F25J3/04GK201589493SQ200920297499
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者李傳明, 黃震宇 申請人:四川空分設備(集團)有限責任公司