[实用新型]通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的设备

说明书

本实用新型公开了一种通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的设备，可以同时满足市场对氮和氧的需求，在保证产量的同时，又能实现对氮氧纯度的要求。本实用新型充分考虑了各方面因素以实现生产高纯氮、氧气和液氧设备的平稳、高效、低能耗的运行。

技术领域

本实用新型涉及通过低温精馏生产高纯氮、氧气和液氧的设备。

背景技术

含氮气和氧气的混合物，最常见的是空气，可经低温精馏分离成富氮和富氧的馏分以及包含稀有气体的馏分，例如氩气。在低温精馏中，将空气纯化、压缩，以去除高沸杂质(如二氧化碳)、水蒸汽以及碳氢化合物。然后将所得的纯化并压缩的空气流冷却至适于精馏的温度。精馏生成富氮和富氧馏分以及其他需要的馏分，其可以为液体和气体产物形式。存在不同的精馏塔布置以用于此目的。

近年来，在石油化工，高炉炼铁，电子产业等领域，对高纯氮和高纯氧的需求量大大增加。因此需要高效，节能，节约开支的生产高纯氮和高纯氧的方法和设备。

中国实用新型专利CN202648307U介绍了一种通过低温精馏来分离空气的设备，利用两个布置在塔顶的冷凝器在一个蒸馏塔中可产生高纯氮。但是本实用新型中只能生产高纯氮而不能生产高纯氧，无法满足对于高纯氧的需求，不具有普遍适用性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是如何在高纯氮的生产不受影响的前提下，生产高纯氮的同时生产高纯氧和氧气。

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的设备，该设备包括：

将原料空气压缩、纯化的设备及将其与低温精馏生成的物流进行间接换热的与第一蒸馏塔相连的第一主热交换器和与第二蒸馏塔相连的第二主热交换器。

包含若干蒸馏区段，向第一蒸馏区段提供经压缩、纯化、冷却的第一原料空气，将其分离为在上部的第一富氮蒸气和塔底的第一富氧液体的第一蒸馏塔。

使第一部分第一富氮蒸气和第一部分第一富氧液体进行间接热交换，使第一部分第一富氮蒸气冷凝生成第一部分富氮冷凝液，使第一部分第一富氧液体至少部分气化，生成第二富氮蒸气和高氧量液体的第一冷凝器。

使至少部分的高氧量液体与第二部分第一富氮蒸气进行间接热交换，使第二部分第一富氮蒸气冷凝生成第二部分富氮冷凝液，使所述高氧量液体至少部分气化，生成第一废物流的第二冷凝器。

用以将至少部分富氮冷凝液送回第一蒸馏塔作为回流液的设备。

用以将第二富氮蒸气压缩的第一压缩机，用以冷却第一循环流，并将第一循环流送至第一蒸馏塔的第二蒸馏区段的设备，其中，第二蒸馏区段位于第一蒸馏区段下方且间隔至少一个理论塔板数。

将第二冷凝器中汽化后余下的高氧量液体作为第二富氧液体经膨胀后送入第二蒸馏塔的管路和膨胀阀。

第二蒸馏塔，第二蒸馏塔上部空间，第二蒸馏塔蒸馏区段，第二蒸馏塔下部空间及用来重沸液氧的第二蒸馏塔重沸器。

从第二蒸馏塔上部空间将第二废物流输入第二主热交换器复热，并经第二压缩机压缩后再输回第二主热交换器冷却，再输入第二蒸馏塔下部空间的管路。

将经加压、纯化的第二原料空气输入第二主热交换器冷却，再输入第二蒸馏塔下部空间的管路。

将第二蒸馏塔下部空间内的贫氧蒸汽输送入第二蒸馏塔重沸器的管路，及将冷凝后的贫氧液体输送回第二蒸馏塔下部空间的管路。

将第二蒸馏塔重沸器中的第二液氧可选择地经液氧泵增压后输送入第二主热交换器复热，并作为第二氧气产品输出的管路。

将第二蒸馏塔下部空间(43)内的贫氧液体分别输送入第二蒸馏塔上部空间的管路及与第一富氧液体汇合的管路。