[发明专利]超低压空分设备工艺流程

说明书

技术领域

本发明是一种超低压空分设备工艺流程。特别是涉及一种能够在低于原低压空分设备工艺流程，用液氧冷凝液化氮气改为用液态空气冷凝液化氮气能降低压缩机的压力的情况之下。进行超低压空分设备工艺流程的运行，达到降低电能消耗。

背景技术：

空分设备工艺流程发明至今，有不少方式生产氧气及氮气，工艺流程有所不同，主要是高压流程，中压流程，高低压流程、低压流程。目前生产空分设备制造工厂均生产低压空分设备工艺流程。

1、高压工艺流程

高压空分设备工艺流程是德国林德公司，在1895年林德(K.Linde)教授建成了第一套制造液态空气的装置。这种装置系利用焦耳一汤姆逊效应并彩用逆流换热器。可获得廉价的工业规模液态空气。在此基础上对液态空气经过精馏塔分离氧，氮气体产品。但是空分设备的工艺流程是高压流程采用空气压缩机压缩到200(绝对大气压)的(千克)空气，在17℃节流膨胀到6(绝对大气压)，以此在换热器中冷却高压空气。经节流后获液化温度为空气分离设备创造了十分重要的条件。从此，产生了高压空分设备流程生产氧和氮产品。

2、中压工艺流程

空分设备的中压工艺流程是1902年法国工程师乔治.克劳特(Jourze ciaude)建成了按照另一原理操作的具有膨胀机的液化装置。这个装置与上述的林德法一样开辟了深度冷冻工业装置发展道路。是一个新的程碑。

克劳特发明的膨胀机，空气经入换热器，在中部抽出部分空气进入膨胀机，使膨胀机对外做功空气进行等熵膨胀，成功实现了具有膨胀机的液化循环，称为克劳特循环。

该膨胀机的发明在空分设备中应用后，使高压流程空分设备产品被退出工业上的应用。这是由于膨胀机在空分设备的应用压缩空气的压力由20Mpa下隆到3Mpa，电耗隆低经济效益十分可观。

3、空分设备的低压工艺流程：

1937年原苏联专家卡皮查发明了透平膨胀机，采用透平压缩机和透平膨胀机的低压液化循环，称卡皮查循环。是空分设备低压流程的首创专家。

空气在透平压缩机内被压缩到5-6Kg/cm2(绝压)，经换热器被冷却后，气体分二部分而少量部分空气进入透平膨胀机膨胀后，进入上分馏塔中部进行空气的精馏。在采用透平膨胀机的空分设备。循环制冷量大部分由透平膨胀机产生，透平膨胀机的绝热膨胀效率＝0.8或更高。由于它采用高效率的透平膨胀机械，工作压力较低并有下列优点：(1)、采用高效率的透平膨胀机节省了能耗，便于操作运行安全。(2)、循环工作压力较低，有利于节约电耗和设备投资，管道不易泄漏，能安全运行。(3)、由于压力低可使用可逆式换器冷却和净化加工空气，并有效有清除水分和CO₂。(4)、在空分装置中与分离设备相配合中，可改善精馏工况，减少不可逆损失。因此我国生产的大、中、小型空分设备中得到广泛应用低压空气分离设备工艺流程。

发明内容

本发明所要决解的技术问题是提供一种能在超低压空分设备工艺流程能进行正常运行。

为了解决现有技术存在的上述技术问题，根据本发明的一个技术方案，提供一种可降低空分设备在运行中的空气压缩机的压力，包括：板式冷凝蒸发精馏塔，使原来由液态氧蒸发达到冷凝液化氮气而改变为由液态空气蒸发达到冷凝液化氮气，产生液态氮回流至下精馏塔分离成液态空气，和液态氮气。成套空分设备运行的操作压力由原来低压工艺流程，其压力为0.6-0.7MPa，下降到0.4-0.45MPa，下降操作压力近0.2MPa。每立方米氧气电耗可以下降0.1-0.15度电(详见图1)。

板式冷凝蒸发精馏塔包括：板式蒸发精馏塔使液态空气蒸发精馏，在蒸发液态过程中由波文片传热给氮气冷凝器波纹片，氮气冷凝器是吸收液态空气在蒸发精馏过程中所放出的冷量由氮气冷凝器吸收的冷量而液化氮气(详见图2)。

空分设备的精馏塔由原来的上精馏塔，冷凝蒸发器，下精馏塔三部分组成。改为上精馏-1，板式冷凝蒸发精馏塔，上精馏塔-2，下精馏塔组成。

根据本发明的一个优选方案，精馏塔-2中间所述冷凝蒸发器，由板式蒸发精馏塔代替，在上精馏塔-1和精馏塔-2中间起着蒸发，精馏液态空气的作用，而原来的冷凝蒸发器被去消，对空分设备运行不受影响。

根据本发明的方案，所述下精馏塔继续可使用，所有下精馏塔塔板继续保留，只需增从加一只封头，上升氮气与板式冷凝蒸发器接通，生成液态氮自然流向下精馏，参与对空气的精馏作用。