[发明专利]一种液氧及液氮制取装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及空气分离领域，尤其涉及一种液氧及液氮制取装置及方法。

背景技术

随着各行各业的快速发展，对工业气体的要求量也有较大的增长，特别是液态产品的需求量逐年上升，每年以15％～20％的速度增加。由于液体空分产品具有便利贮存、供应方便、保证质量、输送效率高等优点越来越被用户采用，市场潜力很大。如果仅靠空分设备副产品根本就不能满足市场的需求，全液体空分设备装置的应用已成为一种趋势。随着交通状况的极大改善以及为了追求更高的经济效益，液态空气制品以其良好的品质、较低的运输成本、较好的性能价格比以及安全方便等特点，越来越受到用户的青睐；并且中国虽地域辽阔，但工业气体的供应远未达到发达国家可以以集中供气覆盖上百公里的规模，因此液体销售便成为气体公司一种较好的选择。同时，液体产品还可以较好地调配各地区产品供求不平衡的状况，随着医用氧气使用的逐步规范化，利用液氧生产医用氧气也成为一种趋势。

全液体空分设备产品生产主要采用低温精馏分离工艺，利用空气中各组分蒸发温度的不同将它们分离并得到液体产品。空分装置的原料是大气，其主要的消耗是能源，尤其对全液体空分能耗的高低更为关键。因此，在全液体空分装置中如何进一步降低能量消耗显得尤为重要；并且用户对能耗指标要求越来越低，用户和供应商对能耗指标越来越关注。对于采用低温精馏的成套设备，提取率和能耗成为评价成套设备经济指标和技术指标的主要参数；空分设备均为用电大户，在能源日益紧张的情况下，对于使用全液体空分设备的用户，为他们提供更低能耗工艺流程，研制生产出产品提取率高的成套装置，不仅可以做到降低能耗，降低生产成本，对日趋紧张的能源需求也可以起到一定的缓解作用。

目前液体空分采用的流程主要有空气直接膨胀循环制冷流程、有预冷的低压外循环膨胀制冷流程、中压外循环膨胀制冷流程和有预冷的中压外循环膨胀制冷流程等等。以上流程形式都需要采用额外的空气增压机或者氮气增压机对原料气体进行增压，增加操作难度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种能耗低、工艺流程简单的通过空气分离提取液氧及液氮的液氧及液氮制取装置及方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种液氧及液氮制取装置，包括空气压缩系统、预冷系统、纯化系统和冷箱，所述空气压缩系统包括空气过滤器以及空气过滤器相连接的空压机，所述预冷系统包括冷气机组，所述纯化系统包括分子筛吸附器、电加热器及消音器，所述冷箱包括主换热器、膨胀机的膨胀端及分馏塔；所述空压机通过第一管道与一膨胀机的增压端相连接，所述增压端通过第二管道连接一冷气机组，所述冷气机组通过第三管道连接一分离器，所述分离器通过第四管道与分子筛吸附器相连接，所述分子筛吸附器的出口处设置第五管道，所述第五管道经过一主换热器后与两个管道相连通：第六管道及第七管道，所述第七管道连接在一所述膨胀机的膨胀端，所述第六管道经过第一节流阀连接在分馏塔的下塔气体入口处；所述膨胀机的出口处连接第八管道，所述第八管道经主换热器后连接在冷箱外部的纯化系统，所述分馏塔包括上塔、下塔和位于上塔和下塔之间的冷凝蒸发器，所述下塔顶部的液体出口处连接第九管道，所述下塔底部的液体出口处连接第十管道，所述第九管道经过一过冷器及第二节流阀后连接在所述上塔中部，所述第十管道经过所述过冷器及第三节流阀后连接在所述上塔的上部，所述上塔顶部的污气出口处连接第十一管道，所述冷凝蒸发器上方的污气出口处连接一第十二管道，所述第十一管道和所述第十二管道经过主换热器后连接在冷箱外部的纯化系统，所述冷凝蒸发器的液氧侧出口处连接第十三管道，所述第十三管道经过通过第四节流阀连接在冷箱外部的液氧贮槽上，所述冷凝器蒸发器的氮气侧出口处连接第十四管道，所述第十四管道经过过冷器及第五节流阀后连接在冷箱外部的氮气贮槽上。

所述上塔为塔板数为38~45或对应塔盘数为45~72盘的筛板下塔，所述上塔为塔板数为50~80或对应塔盘数为72~108盘的规整填料上塔。

所述主换热器及过冷器均为铝制翅片式换热器。

一种液氧及液氮制取的方法，该方法如下：