[发明专利]一种提高外压缩流程产液效率的装置及方法

说明书

一种提高外压缩流程产液效率的装置及方法，所述的方法是：原料空气经过滤器除去灰尘和机械杂质后,在空气透平压缩机中压缩，先送入空气冷却塔预冷，然后送入分子筛吸附器中去除杂质，净化后的加工空气分二股：一股空气进入主换热器，被返流气体冷却至饱和温度进入下塔；另一股空气先送入独立增压压缩机增压冷却至更高压力后进入膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器并从中部抽出进入膨胀机，膨胀后的大部分空气送入上或下塔，并有一部分空气冷凝成液空送入下塔；最后所有送入塔器的空气经过精馏后获得氧、氮及氩等产品。

技术领域

本发明涉及的是一种提高外压缩流程产液效率的装置及方法，主要适用于外压缩空分设备增加液体产量，属于低温精馏空气分离技术领域。

背景技术

随着中国经济及工业气体行业的发展，近年来越来越多空分装置开始生产液体用于外卖或备用，相比于内压缩空分装置，外压缩空分生产液体效率低，当其液体产量≤5%以内时液体能耗较低，而液体产量≥10%时能耗变得很高。外压缩空分装置是当前钢铁公司配套空分的主要流程之一，占据了最大的市场份额，配套设备大小覆盖各个空分等级。因此提高外压缩空分装置的产液效率具有积极的意义。

图1所示，常规外压缩空分流程：原料空气经过滤器除去灰尘和机械杂质后,在空气透平压缩机中压缩，先送入空气冷却塔预冷，然后送入分子筛吸附器中去除杂质，净化后的加工空气分二股：一股空气进入主换热器，被返流气体冷却至饱和温度进入下塔；一股空气进入膨胀机增压端增压冷却后进入主换热器，从中部抽出进入膨胀机，膨胀后送入上塔；送入塔中的空气经过精馏后获得了氧、氮及氩等产品。

当前外压缩空分的液体生产有如下两种，一种是：设备处于低负荷或急需液体时通过开两台并联的膨胀机增加液体产量；第二种是：通过配置外置的氮循环液化装置实现液氮的生产及液氧的转换。这两种方式生产的液体能耗普遍偏高，根据规模其液氮能耗约0.6-0.9kwh/Nm³。

通常而言，内压缩空分装置的液体生产具备较好的效率，但由于其增压膨胀系统与内压缩液体的换热匹配问题，导致其液体产量的调节性能相对较差，而且机器工况点的偏离也会导致运行能耗的增加。相比之下外液化装置具备极其灵活的运行方式，不仅可以快速开停车，而且运行时可以保持最佳效率，同时可以跟任意空分设备匹配，因此具有非常广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可大幅提高外压缩空分装置产液效率，使液体产品占比提高至10-25%，对应能耗较外液化装置降低10-50%约0.3-0.55kwh/Nm3；同时兼具随时开停的负荷调节能力，特别适用于外压缩空分装置增产增效的提高外压缩流程产液效率的方法与装置。

本发明的目的是通过如下技术技术方案来完成的，一种提高外压缩流程产液效率的方法，该方法是：原料空气经过滤器除去灰尘和机械杂质后,在空气透平压缩机中压缩，先送入空气冷却塔预冷，然后送入分子筛吸附器中去除杂质，净化后的加工空气分二股：一股空气进入主换热器，被返流气体冷却至饱和温度进入下塔；另一股空气先送入独立增压压缩机增压冷却至更高压力后再进入膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器并从中部抽出进入膨胀机，膨胀后的大部分空气送入上塔，并有一部分空气冷凝成液空送入下塔；送入塔器中的空气经过精馏后获得氧、氮及氩等产品。

作为优选：所述独立增压压缩机，增压冷却至最高压力为15bar；另一股空气先送入独立增压压缩机增压冷却至最高压力15bar后进入膨胀机增压端增压冷却，然后进入主换热器并从中部抽出进入膨胀机，膨胀后的大部分空气送入上塔，有一部分空气冷凝成液空送入下塔，还有一部分空气经过增压冷却后送入膨胀机膨胀冷却后送入下塔。

作为优选：所述的方法中，当空分装置需要增产液体产品时，可以启动单独开启增压机并通过回流阀控制逐渐增加排气压力，然后启动膨胀机，并最终在主换热器中生产得到液空并送入下塔精馏，使得下塔中的液体量增加；