[发明专利]一种降低空气分离综合能耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气分离系统，尤其是一种降低空气分离综合能耗的方法。

背景技术

空分的原料来自空气，具有取之不尽，用之不竭的特点，空分的经济性主要体现在节能。传统的思想观念束缚了空分综合能耗降低的考虑，如片面强调纯度、提取率，而不是全局考虑能耗。随着空分装置的大型化和内压缩空分的发展，如何节能具有非常迫切的重要性。此外某些化工装置对氮气中的氩的含量要求较低，现有技术一般难以满足要求，或即使满足要求，但加工空气量增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能降低空气分离综合能耗的方法。

为了解决以上问题，本发明方法采用以下步骤：

(1)压缩并净化的空气引入换热器进行低温冷却；

(2)冷却后的空气送入下塔，在下塔从下而上在塔板或填料上与自上而下的液体进行传热传质，在下塔塔顶获得氮气；

(3)从下塔顶抽取一部分氮气送入换热器复热到常温，作为压力氮气产品，其余氮气进入冷凝蒸发器被冷凝成液氮；

(4)所述冷凝的液氮一部分过冷，过冷后的液氮一部分作为产品液氮被引出，过冷后的另一部分液氮去上塔顶部精馏；另一部分冷凝的液氮作为回流液返回下塔；从下塔底部和下部分别抽取的液空和污液空经过冷器过冷后分别送入上塔精馏；

(5)从上塔上部引出的污氮气以及从上塔顶部引出的氮气，经过冷器过冷，并经换热器复热后引出。

采用上述第一种工艺流程步骤的本发明方法，由于输送到用户管网的氮气产品全部来自从下塔顶部抽取的压力氮作为压力氮气产品，而不是全部或部分取自上塔低压氮压缩。本发明方法虽然会适当降低氧的提取率，但节约的功耗价值更大。且随着空分装置的氩产品价值的降低和内压缩膨胀空气进下塔空分的发展，为本发明的市场开拓提供了有利机遇。

当然本发明的上述步骤(3)、(4)也可以采用下述步骤：

步骤(3)：从下塔顶出来的氮气进入冷凝蒸发器被冷凝成液氮；

所述步骤(4)：所述冷凝后的液氮一部分过冷，过冷后的液氮一部分作为产品液氮被引出，过冷后的另一部分液氮被抽取去上塔顶部精馏；冷凝后的另一部分液氮作为回流液返回下塔；其余冷凝的液氮经内压缩后送入换热器复热到常温，作为中压氮气产品；从下塔底部和下部分别抽取的液空和污液空经过冷器过冷后分别送入上塔精馏。

上述第二种发明工艺流程，利用下塔产生的液氮内压缩的方法获得较高压力的中压氮气产品，也能较好的降低空分能耗。

作为上述第一种工艺流程与第二种工艺流程结合的第三种工艺流程，其步骤(3)从下塔顶抽取一部分氮气送入换热器复热到常温，作为压力氮气产品，其余氮气进入冷凝蒸发器被冷凝成液氮；其步骤(4)：所述冷凝后的液氮一部分过冷，过冷后的液氮一部分作为产品液氮被引出，过冷后的另一部分液氮被抽取去上塔顶部精馏；冷凝后的另一部分液氮作为回流液返回下塔；冷凝的其余液氮经内压缩后送入换热器复热到常温，作为中压氮气产品；从下塔底部和下部分别抽取的液空和污液空经过冷器过冷后分别送入上塔精馏。

上述第三种工艺流程既采用从下塔顶部抽取压力气氮作为压力氮气产品，又同时采用下塔产生的液氮内压缩的方法获得较高的中压氮气产品，也不失为一种较好的降低空分能耗的方法。且当氮内压缩量控制在一定范围内时由于缩小了换热器冷端温差，节能更明显。

作为上述第一种工艺流程的再进一步改进的第四种工艺流程，所述步骤(4)：所述冷凝的液氮其中一小部分作为产品液氮被引出，其余作为回流液返回下塔；从下塔底部和下部分别抽取的液空和污液空经过冷器过冷后分别送入上塔精馏；从下塔上部抽取污液氮经过冷器过冷后送入上塔的顶部精馏；所述步骤(5)：从上塔顶部引出的污氮气，经过冷器过冷，并经换热器复热后引出。

采用这种方法，在直接从下塔顶部抽取压力气氮作为压力氮气产品的基础上，上塔塔顶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纯液氮去上塔精馏，进一步提高上塔的精馏能力，可以更大幅度降低空分装置能耗；并降低氮中的氩含量。

作为上述第二种工艺流程的再进一步改进的第五种工艺流程，所述步骤(4)：所述冷凝的液氮其中一小部分作为产品液氮被引出；一部分作为回流液返回下塔；其余的液氮经内压缩后送入换热器复热到常温，作为中压氮气产品；从下塔底部和下部分别抽取的液空和污液空经过冷器过冷后分别送入上塔精馏；从下塔上部抽取污液氮经过冷器过冷后送入上塔的顶部精馏；所述步骤(5)：从上塔顶部引出的污氮气，经过冷器过冷，并经换热器复热后引出。