[发明专利]降低能耗的空气分离工艺

说明书

本发明涉及一种降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，其特征在于，包括如下步骤：将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。本发明提供一种降低能耗的空气分离工艺，通过液氮冷量的回收利用，可生产出高纯常压或带压氮气产品，还能得到氧气产品和液氧产品，显著提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，尤其涉及一种降低能耗的空气分离工艺。

背景技术

空气分离是指利用空气中各组分的物理性质的差异，应用低温冷冻原理从空气中分离出氧、氮和氩、氦等稀有气体等组分的过程。其中，低温精馏分离空气制取氧氮的方法广泛应用于大型空分系统的实际生产中，通常采用高压下塔配合低压上塔的热耦合双塔工艺流程来制取氧氮双高产品，即通过精馏分离制取低沸点的高纯带压氮气，同时得到高纯低压氮气，和高纯或富氧气体和部分液体产品。

然而，现有空分工艺流程设计主要基于氧氮双高产品的生产目的，虽然能生产双高产品，但同时产生的能耗也相对较高；而且，低能耗的富氧流程主要用于满足富氧燃烧等新工艺流程，不能高效生产高纯氮产品，且双塔双高流程和富氧流程液体制取比例有限。与此同时，对于液氮储罐中液氮汽化后供气的场合，常用空气汽化器将液氮汽化，导致液氮冷量直接浪费。虽然已有关于利用液体冷量的报道，但其均是仅仅利用了液体的冷量，没有充分利用上塔的精馏潜力，使能耗依然较高，并且没有考虑到同时制取高纯气体产品。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种能够产生高纯气体产品并且高效的降低能耗的空气分离工艺。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种降低能耗的空气分离工艺，空气分离所采用的精馏塔包括高压下塔和低压上塔，其特征在于，包括如下步骤：

将预处理后的空气经主换热器冷却后，从所述高压下塔的底部将冷却的空气送入所述精馏塔内进行精馏，分离出氮、氧组分；其中，设置所述低压上塔与外接的液氮储存装置连通，将所述液氮储存装置内的液氮从所述低压上塔的顶部送入其内部，还设置膨胀机依次与所述主换热器和所述高压下塔连通，将所述高压下塔的顶部生成的部分氮气抽取出后，并经所述主换热器送至所述膨胀机。

根据本发明的一个实施方案，空气经依次连通的压缩装置、预冷装置和净化装置进行压缩、预冷及净化预处理，再经所述主换热器冷却到空气的露点温度；将冷却的空气送入所述高压下塔内，在所述高压下塔的顶部得到氮气，在所述高压下塔的底部得到富氧液空；再将富氧液空送入所述低压上塔内部进一步精馏，在所述低压上塔的底部产生纯氧产品或富氧产品，在所述低压上塔的顶部得到纯氮气产品。

根据本发明的一个实施方案，将所述高压下塔顶部、所述主换热器和所述膨胀机依次连通，从所述高压下塔的顶部生成的氮气的至少一部分抽取出后，先将其送至所述主换热器进行复热，再送至所述膨胀机膨胀至所需压力。

根据本发明的一个实施方案，经所述膨胀机膨胀后得到的压力氮气再次经所述主换热器复热，并作为压力氮气产品输出。

根据本发明的一个实施方案，所述高压下塔和低压上塔之间还设有冷凝蒸发器，将所述高压下塔的顶部得到氮气抽取出至少一部分送入所述冷凝蒸发器得到液氮。

根据本发明的一个实施方案，将液氮的至少一部分作为回流液自所述高压下塔的顶部流下，将液氮的至少一部分送至所述低压上塔的顶部作为所述低压上塔内的回流液参与精馏。