[发明专利]低压富氧空气分离工艺

说明书

技术领域

本发明属于空气分离技术领域，具体涉及一种低压富氧空气分离工艺。

背景技术

空气分离简称空分，是利用空气中各组分物理性质的不同，从空气中分离出氧气和氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程，广泛应用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。

现代实现空气分离，制造出高纯度的氧、氮产品，一般使用低温法和吸附法两种方式。比较起来，使用低温法所得到的产品纯度高，氧纯度可达99.6%以上，氮纯度更是可以达到99.999%，但是低温法的制氧能耗高，操作复杂，用户想获得低纯度的氧则需要加入空气调整纯度。吸附法的优点是流程简单，操作方便，运行成本较低，但制氧纯度只能达到93%，而且只能制取一种产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能的低压富氧空气分离工艺。

本发明采用以下技术方案：

低压富氧空气分离工艺，其步骤为：（1）空气经过滤器过滤除杂，进入空压机压缩至0.33-0.44MPa，然后冷却至5-10℃，继续送入分子筛吸附器进行净化；（2）净化后的空气分两路，一路作为膨胀空气进入空分分馏塔主换热器的膨胀气通道，然后由主换热器中部抽出进入膨胀机膨胀，另一路空气直接经主换热器冷却至露点温度，继续经经氧蒸发器后再进入空分分馏塔下塔精馏，空分分馏塔下塔底部获得富氧液空，空分分馏塔下塔顶部获得氮气；（3）空分分馏塔下塔底部的富氧液空过冷后与膨胀机膨胀后的空气进入空分分馏塔上塔精馏，空分分馏塔上塔顶部获得氮气；（4）空分分馏塔上塔底部获得的液氧进入氧蒸发器被来自主换热器的空气加热而汽化，氧气压力提高至65-80KPa，经主换热器复热后增压获得氧气产品。

所述液氧蒸发器包括外壳，外壳内设有板翅式换热器，板翅式换热器包括至少一个板翅式换热单元，板翅式换热单元包括交错设置的氧气通道和空气通道，其中，氧气通道为直通道，空气通道为侧通道，氧气通道和空气通道分别由相邻两隔板间设置翅片、导流片以及封条组成，所述空气通道的进口处和出口处分别设有封头和接管，接管延伸至外壳之外，外壳的侧壁上设有液氧进管，外壳顶部设有氧气出管。

所述外壳的底部设有底座。

所述空气通道所用的翅片为锯齿形翅片，导流片为平直多孔翅片；所述氧气通道所用的翅片为平直多孔翅片，导流片为平直多孔翅片。

本发明的低压富氧空气分离工艺获得的氧气纯度80-95%，氧气提取率99.8%，空压机组排气压力0.33-0.44MPa，单位制氧空气分离电耗0.367-0.425 kwh/Nm³O₂（折合99.6% O₂），相比现有技术中的空压机组排气压力0.52-0.62

MPa，大大降低了空压机能耗，能够为国家节能减排战略做出贡献。氧气复热后进入氧压机组之前由原来的20 Kpa提高到65-80Kpa，使氧压机组压比显著降低，使氧压机运行更加稳定，易损部件运行时间更长，更换次数降低，维修费用下降，氧压机压比的降低直接导致轴功率的下降，压氧功耗大幅下降，节约能耗，节省资源。

本发明空分分馏塔上塔底部获得的液氧由氧蒸发器的液氧进管进入外壳内，液氧的液面逐渐上升并浸没于板翅式换热器的氧气通道中，而同时来自主换热器的空气由空气进管进入空气通道，空气通道内的空气与氧气通道内的液氧换热从而使液氧汽化为氧气，实现液氧蒸发。

本发明工艺流程简单，操作方便，运行稳定可靠，产品氧气纯度稳定，受到外界干扰因素少，连续运行周期长，制氧电耗低、设备投资少；运行自动化程度高，开停车方便。

附图说明

图1为本发明中氧蒸发器的结构示意图；

图2为图1的A-A视图；

图3为氧蒸发器内部板翅式换热单元的结构示意图；

图4为氧蒸发器内部板翅式换热单元的结构示意图。

具体实施方式

实施例1