一種帶壓輔助氧塔低能耗生產(chǎn)帶壓低純氧和高純氧產(chǎn)品的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種帶壓輔助氧塔低能耗生產(chǎn)帶壓低純氧和高純氧產(chǎn)品的裝置，屬于低溫精餾制氧技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼鐵、化肥、玻璃等行業(yè)中，大量需要帶中低壓的低純氧或高純氧，或者兩者同時需要。以低溫技術(shù)來獲取上述產(chǎn)品的常規(guī)做法是通過帶主冷凝蒸發(fā)器的雙塔精餾法。但是雙塔精餾法由于受低壓塔中下部產(chǎn)品純度要求和主冷凝蒸發(fā)器必需的溫差影響，其壓力塔的操作壓力已被限制，再加上空氣從空壓機出口到進壓力塔入口的沿程阻力，空壓機的排壓也已被限制。對于中低壓的氣體氧產(chǎn)品，為了省去冷箱外的氧壓機投資，也為了安全考慮，會要求出冷箱的氣體氧產(chǎn)品已帶中低壓力，一般的做法是在液氧蒸發(fā)器中把中低壓的液氧蒸發(fā)，此時會增加液氧蒸發(fā)器及相應(yīng)的設(shè)備投資。為降低空壓機排壓，降低設(shè)備運行能耗，減少設(shè)備的投資，需要能夠找到一種設(shè)備投資便宜，運行能耗低的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供了一種能降低空壓機排壓，降低設(shè)備運行能耗，減少設(shè)備投資的帶壓輔助氧塔低能耗生產(chǎn)帶壓低純氧和高純氧產(chǎn)品的裝置及方法。
[0004]本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種帶壓輔助氧塔低能耗生產(chǎn)帶壓低純氧和高純氧產(chǎn)品的裝置，它至少包括:一個精餾塔系統(tǒng)，一個換熱系統(tǒng)以及一個膨脹機制冷系統(tǒng)，三者通過管道和閥門相連通，所述的精餾塔系統(tǒng)由一個壓力塔、一個冷凝蒸發(fā)器和一個低壓塔及一個帶壓輔助氧塔、一個輔助冷凝蒸發(fā)器和一組加壓液體栗組成；所述加壓液體栗的一端通過管道連通所述低壓塔下部，一端通過管道連通所述帶壓輔助氧塔上部，即所述精餾塔系統(tǒng)具有供從所述低壓塔下部出來的富氧液體經(jīng)所述加壓液體栗進入所述帶壓輔助氧塔上部的第一通道；所述精餾塔系統(tǒng)還設(shè)置有一供從所述帶壓輔助氧塔上部氣體回所述低壓塔中下部的第二通道。
[0005]本實用新型優(yōu)選的是:所述輔助冷凝蒸發(fā)器冷凝側(cè)的一端通過管道連通所述主換熱器冷端，所述輔助冷凝蒸發(fā)器冷凝側(cè)的另一端通過管道和閥門連通所述壓力塔和或所述低壓塔；所述帶壓輔助氧塔的中下部設(shè)置有供低純流體或高純流體引出的通道；
[0006]所述膨脹機制冷系統(tǒng)由一個帶膨脹葉輪的膨脹端、一個帶增壓葉輪的增壓端以及其他輔助性部件組成；所述膨脹端和所述增壓端可以通過單軸直接連接或通過齒輪箱間接連接；
[0007]所述的換熱系統(tǒng)包括一可將純化、干燥和帶壓的原料氣的一部分冷卻至飽和或近飽和狀態(tài)的主換熱器，所述主換熱器冷端設(shè)置有一供從所述主換熱器冷卻至飽和或近飽和狀態(tài)的氣體的第一通道，該所述第一通道出口通過管道連通所述輔助冷凝蒸發(fā)器；所述主換熱器至少設(shè)置有一供去所述膨脹端膨脹的氣體冷卻的第二通道。
[0008]所述主換熱器還可設(shè)置有一供所述低純流體或高純流體復(fù)熱的第三通道。
[0009]—種利用所述裝置進行低能耗生產(chǎn)帶壓低純氧和高純氧產(chǎn)品的方法，該方法包括如下步驟:
[0010]將純化、干燥和帶壓的原料氣的一部分冷卻至飽和或近飽和狀態(tài)進入壓力塔進行精餾，作為帶壓輔助氧塔熱源的經(jīng)壓縮機壓縮的帶壓空氣經(jīng)輔助冷凝蒸發(fā)器冷凝后的流體進入壓力塔或低壓塔參與精餾；
[0011]在低壓塔底部獲得的富氧液體經(jīng)液體栗加壓后進入帶壓輔助氧塔的上部；由經(jīng)壓縮機壓縮的帶壓空氣作為熱源驅(qū)動帶壓輔助氧塔的精餾，并在帶壓輔助氧塔的相應(yīng)位置獲得所需純度的氧氣作為帶壓產(chǎn)品氧氣抽出，并經(jīng)換熱系統(tǒng)復(fù)熱出冷箱，或在帶壓輔助氧塔的相應(yīng)位置獲得所需純度的液氧作為液體產(chǎn)品抽出，去貯存系統(tǒng)或經(jīng)液體加壓裝置加壓后經(jīng)換熱系統(tǒng)汽化復(fù)熱作為帶壓產(chǎn)品氧氣出冷箱；帶壓輔助氧塔頂部的氣體經(jīng)管道和節(jié)流裝置進入低壓塔的中下部繼續(xù)參與精餾。
[0012]本實用新型優(yōu)選的是:所述帶壓輔助氧塔的操作壓力由帶壓產(chǎn)品氧氣所決定，在所述帶壓輔助氧塔抽取所述氧氣的相應(yīng)位置操作壓力由冷箱外帶壓產(chǎn)品氧氣壓力加上所述帶壓產(chǎn)品氧氣經(jīng)從所述帶壓輔助氧塔到出冷箱之間的管道、閥門和所述換熱系統(tǒng)的阻力決定；所述帶壓輔助氧塔的操作壓力也可由帶壓液氧所決定，在所述帶壓輔助氧塔抽出所述帶壓液氧的相應(yīng)位置操作壓力同所述帶壓液氧出所述帶壓輔助氧塔的壓力；所述壓力塔的操作壓力不大于0.4MPaG。
[0013]本實用新型另一優(yōu)選的是:作為帶壓輔助氧塔熱源的所述帶壓空氣可由原料氣提供；當(dāng)帶壓輔助氧塔的操作壓力高到所述原料氣不能作為所述帶壓輔助氧塔熱源時，作為所述帶壓輔助氧塔熱源的所述帶壓空氣由所述壓縮機壓縮獲得；所述壓力塔的操作壓力不大于 0.4MPaG。
[0014]傳統(tǒng)的雙塔精餾法由于受低壓塔中下部產(chǎn)品純度要求和主冷凝蒸發(fā)器必需的溫差的影響，其壓力塔的操作壓力較高，本實用新型的一個優(yōu)點是利用加壓栗和帶壓輔助氧塔使低壓塔下部的液體在帶壓輔助氧塔中繼續(xù)精餾到所需的純度。此時由于低壓塔底部的純度較低，使得壓力塔的操作壓力也可較低，從而使空壓機的排壓大大降低，降低了設(shè)備運行能耗。
[0015]本實用新型的另一個優(yōu)點是利用加壓栗和帶壓輔助氧塔使得出帶壓輔助氧塔的流體已帶有一定的中低壓力，若該流體是氣氧，可取消冷箱外的氧壓機；若該流體是液氧，可取消為防止液氧直接在主換熱器中汽化而有碳氫化合物積聚因而增加的液氧蒸發(fā)器，從而減少了設(shè)備的投資。
【附圖說明】
[0016]下面借助于示意性附圖中所示出的實施例，詳細描述本實用新型的細節(jié)。其中:
[0017]圖1是本實用新型所述帶壓輔塔氧塔生產(chǎn)單一氧純度產(chǎn)品的一個實施例示意圖。
[0018]圖2是本實用新型所述帶壓輔塔氧塔生產(chǎn)多種氧純度產(chǎn)品的一個實施例示意圖。
[0019]圖3是本實用新型所述一個變形實例的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖對本實用新型作詳細的介紹:圖1-3所示，本實用新型所述的一種帶壓輔助氧塔低能耗生產(chǎn)帶壓低純氧和高純氧產(chǎn)品的裝置，它至少包括:一個精餾塔系統(tǒng)，一個換熱系統(tǒng)以及一個膨脹機制冷系統(tǒng)，三者通過管道和閥門相連通，所述的精餾塔系統(tǒng)由一個壓力塔Cl、一個冷凝蒸發(fā)器Kl和一個低壓塔C2及一個帶壓輔助氧塔C3、一個輔助冷凝蒸發(fā)器K2和一組加壓液體栗PP組成；所述加壓液體栗PP的一端通過管道連通所述低壓塔C2下部，一端通過管道連通所述帶壓輔助氧塔C3上部，即所述精餾塔系統(tǒng)具有供從所述低壓塔C2下部出來的富氧液體經(jīng)所述加壓液體栗PP進入所述帶壓輔助氧塔C3上部的第一通道；所述精餾塔系統(tǒng)還設(shè)置有一供從所述帶壓輔助氧塔C3上部氣體回所述低壓塔C2中下部的第二通道。
[0021]圖中所示，所述輔助冷凝蒸發(fā)器K2冷凝側(cè)的一端通過管道連通所述主換熱器El冷端，所述輔助冷凝蒸發(fā)器K2冷凝側(cè)的另一端通過管道和閥門連通所述壓力塔Cl和(或)所述低壓塔C2 ;所述帶壓輔助氧塔C3的中下部設(shè)置有供低純流體或高純流體引出的通道;
[0022]所述膨脹機制冷系統(tǒng)由一個帶膨脹葉輪的膨脹端ET、一個帶增壓葉輪的增壓端BT以及其他輔助性部件組成；所述膨脹端ET和所述增壓端BT可以通過單軸直接連接或通過齒輪箱間接連接；
[0023]所述的換熱系統(tǒng)包括一可將純化、干燥和帶壓的原料氣01的一部分冷卻至飽和或近飽和狀態(tài)的主換熱器E1，所述主換熱器El冷端設(shè)置有一供從所述主換熱器El冷卻至飽和或近飽和狀態(tài)的氣體05的第一通道，該所述第一通道出口通過管道連通所述輔助冷凝蒸發(fā)器K2 ;所述主換熱器El至少設(shè)置有一供去所述膨脹端膨脹的氣體16冷卻的第二通道。