[发明专利]一种低压空分分馏塔快速提取氧、氮气的方法及装置

说明书

本发明公开了一种低压空分分馏塔快速提取氧、氮气的方法及装置，属于空气分离技术领域。步骤为：（1）空气依次经过滤器、空压机、换热器、分子筛吸附器进行净化；（2）净化后的空气分两路，一路经换热器膨胀气通道，进入膨胀机膨胀，另一路直接经换热器冷却，继续经液氧蒸发器后进入下塔精馏，下塔底部获得富氧液空，顶部获得氮气；（3）下塔底部的富氧液过冷后与膨胀机膨胀后的空气进入上塔精馏，上塔顶部获得氮气；（4）上塔底部获得的液氧进入液氧蒸发器加热而汽化，氧气压力提高，经换热器复热后增压获得氧气产品。本发明结构简单，操作方便，运行稳定可靠，产品氧气、氮气纯度稳定，制氧开机电耗低、开停车方便快捷。

技术领域

本发明属于空气分离技术领域，具体涉及一种低压空分分馏塔快速提取氧、氮气的方法及装置。

背景技术

空气分离简称空分，是利用空气中各组分物理性质的不同，从空气中分离出氧气和氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程，广泛应用于冶金、化工、石油、机械、采矿、食品、军事等工业部门。

一般使用低温法和吸附法两种方式实现空气分离，以制造出高纯度的氧、氮产品。其中采用低温法进行空气分离，在开机阶段分为两种：其一是热开车（分馏塔内为常温）通过增压透平膨胀机气体膨胀做功得到冷量，进而使分馏塔冷却至-180℃→然后积液→调纯使空气中的氧、氮气分离；其二是冷开车（分馏塔内温度为低温-180℃）且分馏塔内有一定的液位（富氧液空），但在冷开机阶段进入分馏塔内的空气温度大于液体温度，促使液体蒸发进而液位下降，不能正常使空气中的氧、氮气得到分离。

综上所述，采用低温法进行空气分离时，这两种开机方式都存在能耗大、运行不稳定的问题。为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明研发了一种低压空分分馏塔快速提取氧、氮气的方法及装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压空分分馏塔快速提取氧、氮气的方法及装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低压空分分馏塔快速提取氧、氮气的方法，步骤为：

（1）空气依次经过滤器过滤除杂，空压机压缩，换热器冷却后，送入分子筛吸附器进行净化；

（2）净化后的空气分两路，一路经分馏塔内的换热器的膨胀气通道，然后进入膨胀机膨胀，另一路直接经换热器冷却至露点温度，继续经液氧蒸发器后再进入分馏塔下塔精馏，分馏塔下塔底部获得富氧液空，顶部获得氮气；

（3）分馏塔下塔底部的富氧液过冷后与膨胀机膨胀后的空气进入分馏塔上塔精馏，分馏塔上塔顶部获得氮气；

（4）分馏塔上塔底部获得的液氧进入液氧蒸发器加热而汽化，氧气压力提高，经换热器复热后增压获得氧气产品。

进一步地，所述的空气进入空压机压缩至0.45-0.5MPa，然后冷却至5-10℃，继续送入分子筛吸附器进行净化。

更进一步地，本发明还提供了一种用于完成上述方法的装置，包括通过管路依次连通的过滤器、空压机、换热器、分子筛吸附器、分馏塔、液氧储罐；

所述的分馏塔包括上塔、液氧蒸发器和下塔，所述的液氧蒸发器顶部与上塔底部连通，底部与下塔顶部连接，

所述的液氧蒸发器的壳体内设有至少一个板翅式换热单元，所述的板翅式换热单元包括交错设置的氧气通道和空气通道。

所述的液氧储罐配置有增压净化器。

所述的氧气通道为直通道，空气通道为侧通道，氧气通道和空气通道分别由相邻两隔板间设置翅片、导流片以及封条组成。

所述空气通道的进口处和出口处分别设有封头和接管，所述的接管延伸至壳体外，所述的壳体的侧壁上设有液氧进管，顶部设有氧气出管。