[发明专利]一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备

说明书

本发明公开了一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备，通过压缩机压缩后的原料空气及氮气经过主换热器降温后，送入到精馏系统进行低温分离。在精馏系统中，通过低温分离，得到氧氮等产品，同时也将在精馏塔底部或附近得到富氧液空。将精馏系统中的富氧液空或液态空气通过低温液空泵提升到目标压力后送出，然后在气相与循环氮气混合生产各种压力的空气产品。采用这种方法，可以避免现有技术中在液相将液氮与富氧液空或液态空气混合，而在汽化之后不能确定所得到的空气产品正好是所需的比例的问题；同时还能够在使用氮气循环内压缩流程的前提下，以更精确和安全的方式获得空气产品。

技术领域

本发明涉及深冷空气分离领域，具体涉及一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备。

背景技术

深冷分离法又称低温精馏法，通常采用机械方法，如用节流膨胀或绝热膨胀等方法，把气体压缩、冷却后，利用不同气体沸点上的差异进行精馏，使不同气体得到分离。

深冷法空气分离原理以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏使它们分离来获得氮气和氧气。

在特定的煤化工项目中，尤其是合成氨工厂，往往需要大量的氮气产品，在这种情况下，深冷法空气分离采用氮气循环内压缩流程比较适合，与空气增压内压缩流程相比具有较大优势，因而被普遍推广。但是氮气循环内压缩流程中，由于没有空气增压机，如果要生产中高压空气产品，以往通常的做法是采用独立的空气增压机，故而大大增加了生产成本。

现有技术WO2019127343提供了一种在液相将液氮与富氧液空或液态空气按适当比例混合，进而调节输出空气产品中氮氧的比例的方法及设备。理论上在液相按照所述现有技术调节氮氧含量没有问题，但是在实际操作中比较难，因为在汽化之后不能确定所得到的空气产品正好是所需的比例，而且饱和的液氮与富氧液空或液态空气混合后会产生气泡，不适合直接送入泵进行增压。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于深冷精馏生产空气产品的方法及设备，在使用氮气循环内压缩流程的前提下，以更精确和安全的方式获得空气产品。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于深冷精馏生产空气产品的方法，包括：

(a)提供第一塔和第二塔，所述第一塔的顶部和第二塔的底部通过主冷凝蒸发器以热量交换的方式连通，且第一塔的操作压力高于第二塔的操作压力；

(b)提供至少一个主空气压缩机，至少一个主换热器，至少一个氮气压缩机，一个过冷器，及，至少一个氮气膨胀机；

(c)将经过主空气压缩机增压后的原料空气进一步预冷和纯化后，在主换热器中冷却后送入第一塔进行精馏；

(d)在第一塔或第二塔的顶部抽取第一氮气，经主换热器复热后，第一氮气的第一部分通过至少一个氮气压缩机增压后形成第二氮气；第一氮气的第二部分通过至少一个氮气压缩机增压后形成第三氮气；所述第三氮气中的至少一部分在主换热器冷却后形成第一液氮，经减压装置减压后形成第二液氮并送入第一塔和/或第二塔的顶部；所述第三氮气中的至少另一部分在主换热器部分冷却后，经第一氮气膨胀机膨胀后形成第四氮气；所述第四氮气中的至少一部分与第一塔或第二塔顶部抽出的第一氮气汇合，所述第四氮气中的至少另一部分送入第一塔和/或第二塔的顶部；其中，第二氮气的压力值小于等于第三氮气的压力值；

(e)从第一塔中抽取富氧液空经过冷器过冷后送入第二塔作为回流液；

其中，从第一塔中抽取的至少一部分富氧液空或液态空气经第一泵增压后在主换热器中与所述至少部分第三氮气换热后，复热后的气态的富氧液空或液态空气与第二氮气在一静态混合器中混合输出空气产品。

可选地，所述静态混合器中安装有利于气态的富氧液空或液态空气与第二氮气混合的填料。