[实用新型]一种空分工艺换热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种换热系统，尤其涉及一种应用于空分工艺中的换热系统。

背景技术

随着现代工业的发展，高纯度的氧气、氮气及氩气、氦气等气体被广泛用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。而在现有的技术中，通过空气分离技术（简称空分），获得所需的气体是最常见，也是最为成熟的工艺。其可利用空气中各组分物理性质不同，采用深度冷冻、吸附、膜分离等方法从而由空气中分离出氧气、氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的工艺方法。

而现有空分工艺中，最常用的方法是深度冷冻法。在深度冷冻法中，主要的分离过程是采用多个精馏塔通过精馏工艺，利用各种气体沸点不同，从而提取高纯度的氮气、氧气、氩气等气体的工艺。在深度冷冻法中，一般通过带有冷凝蒸发器的换热系统，实现各种气体组分气、液态之间转换，从而实现能量传递，提高经济性，低温操作条件。如中国专利申请号201010535961.4的专利申请文件，公开的生产高纯氮和低纯氧的技术中，其氧塔和氮塔中均设有一个冷凝蒸发器，其通过所述的冷凝蒸发器实现精馏塔中的液体与外部空气之间的转换。

然而，现有空分技术中，冷凝蒸发器一般装于精馏塔内部，如图1所示，冷凝蒸发器2安装于精馏塔1中，气体A由冷凝蒸发器2的上端进入，与所述精馏塔1中的液体B实现热量交换后，成为液体A，从而两种液体或气体之间的能量交换。在实际操作中，只有当所述精馏塔1中的液体B累积到一定量，才能达到较好的热量交换效果，这样液体B的累积消耗大量时间，出产品时间使得空分提取气体生产效率低下，而且这之间需要其他设备实现空气由气态至液态转化，使得空分系统整体耗能大。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种空分工艺换热系统，其目的在于克服上述现有空分技术中，只有当精馏塔中的液体累积到一定量时冷凝蒸发器才能实现较好的液体或气体间换热效果的缺陷。

本实用新型空分工艺换热系统通过以下技术方案实现其目的：

一种空分工艺换热系统，其中：包括一个精馏塔和一个外接的冷凝蒸发器；所述外接的冷凝蒸发器设置在精馏塔外部；所述冷凝蒸发器设有待冷却气体进口、冷却液出口、以及流体进口和流体出口，所述精馏塔设有精馏液出口和换热流体进口；所述冷凝蒸发器的流体进口与所述精馏塔的精馏液出口连接，冷凝蒸发器的流体出口与所述精馏塔的换热流体进口连接。

上述的空分工艺换热系统，其中：在所述冷凝蒸发器内，所述待冷却气体进口和冷却液出口间设有冷却管束，且所述待冷却气体进口和冷却液出口通过所述冷却管束密闭连接。

上述的空分工艺换热系统，其中：所述冷却管束采用传热材料制成。

上述的空分工艺换热系统，其中：所述冷却管束呈螺旋型。

上述的空分工艺换热系统，其中：所述待冷却气体进口与流体出口位于所述冷凝蒸发器的上端；所述流体进口与冷却液出口位于所述冷凝蒸发器的下端。

上述的空分工艺换热系统，其中：所述助冷液出口位于所述精馏塔的塔釜底部。

上述的空分工艺换热系统，其中：所述精馏塔的换热流体进口位于所述精馏塔的中部或上部。

采用本实用新型空分工艺换热系统的优点在于：

本实用新型空分工艺换热系统中，冷凝蒸发器安装在精馏塔外部，使得精馏塔中的液体通入冷凝蒸发器直接进行热量交换，从而获得更好的热量交换效果，并提高换热系统的工作效率，而且冷凝蒸发器安装在精馏塔外部的设计，间接减小了精馏塔体积，使其工业生产时，使用更灵活。 

附图说明

图1为现有空分工艺换热系统中精馏塔和冷凝蒸发器的连接结构示意图；

图2为本实用新型空分工艺换热系统的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，一种空分工艺换热系统，包括一个精馏塔1和一个接在所述精馏塔外部的冷凝蒸发器2；所述外接的冷凝蒸发器2设置在精馏塔1外部；所述冷凝蒸发器2设有待冷却气体进口23、冷却液出口24、以及流体进口25和流体出口21；而所述精馏塔1设有精馏液出口11和换热流体进口12，且所述冷凝蒸发器2的流体进口25与所述精馏塔1的精馏液出口11连接，冷凝蒸发器2的流体出口21与所述精馏塔1的换热流体进口12连接。

所述冷凝蒸发器2内部还设有冷却管束3，且所述待冷却气体进口23和冷却液出口24连接分别与所述冷却管束3的两端密闭连接。