[其他]从原料气中分离产品气体的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种气体分离方法和装置，通过冷热状态的变化可有效地从原料气（如空气）中分离出有用的气体（如氮气、氧气和氩气）。其中过程中的低温气体通过热交换器一次恢复至常温，然后进入由透平膨胀机驱动的增压器加压。冷却加压过的气体，使之进入透平膨胀机制冷。过程中的产品气被恢复至常温后取出。本方法和装置增加了透平膨胀机的进口压力，进而增加了制冷量。

本发明叙述了一种分离气体的方法，该方法是通过低温过程从原料气中分离出有价值的气体，如氮气、氧气、氩气等。本发明也叙述了适用于上述气体分离方法的气体分离装置。

众所周知的常规方法是将由气体分离装置分离出的废气引入热交换器，使其与原料空气进行热交换，冷却原料空气，并且同时使该废气在膨胀涡轮中流动，由此产生低温效应。日本专利申请公开79972（1980年）披露了采用上述低温废气的低温过程。该方法提出，将从空气分离装置的氮气冷凝器中放出的低温废气送入热交换器，废气在其中加热恢复至中间温度，然后流入透平膨胀机进行绝热膨胀，由此产生低温效应的低温废气再进入热交换器，以便使其恢复至常温。采用这种方法，从空气分离装置放出的低温废气全部通过热交换器转移到透平膨胀机。透平膨胀机进口处压力由从空气分离装置释放出的低温废气的压力确定，这样进口处压力决不超过释放出的低温废气的压力。由于上述原因，限制了单位气体产冷量。

因为单位气体产冷量少，就要使用大量气体以产生气体分离装置要求的低温效应。例如，对于一个通过分离操作从空气（作为原料气）中提取氮气和氧气的装置，它必须有一道工序是将大量空气加压，然后送入该装置。这样就需要制造一个大增压器，将大量原料空气加压，结果驱动增压器的能耗（一般情况下是电耗）增加了。大型设备和增加的能耗提高了由该气体分离装置生产（提取）氮气、氧气、氩气等产品气体时的费用，这是不利的。

本发明的一个主要目的是提出一种气体分离方法及其装置，当使用低温气体产生低温效应时能够提高单位气体产冷量。

本发明具体提供一种气体分离方法和小型且节能型的气体分离装置。

本发明还提供以低费用提取产品气体的气体分离方法和气体分离装置。

本发明的气体分离方法包括以下步骤：其中被压缩至高于大气压的原料气在热交换器中被返回的低温气体，即产品气和废气冷却，然后该原料气进入精馏塔，分离成为产品气和废气，在过程中一种低温气体即产品气或废气或进入精馏塔之前的部分原料气经增压冷却后被引入到透平膨胀机中制冷，然后在热交换过程中被复热，其特征是，上述增压过程是由透平膨胀机驱动的增压器来完成的，上述使低温气体复热的过程是通过一步热交换来实现的，在该过程中返回的低温气体被恢复至常温，然后脱离该过程。

由下面参考附图的描述中可以明显看出来发明的其它目的和特征。

图1是描述本发明一个实施方案的流程图。

图2是描述本发明另一个实施方案的流程图。

图3是描述本发明又一个实施方案的流程图。

图4是描述本发明再一个实施方案的流程图。

下面通过实际的实施方案详述本发明。