[发明专利]一种利用液氮制取液氧的液体空分装置

权利要求书

1.一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：包括液氮贮罐(1)、连接液氮贮罐(1)的精馏塔(3)和通过纯化组件连接精馏塔(3)的液氧贮罐(11)，所述液氮贮罐(1)通过液氮输送管(2)连接至精馏塔(3)的上塔；

所述纯化组件包括高氧塔一(8)和高氧塔二(9)，所述高氧塔一(8)和高氧塔二(9)内所需冷源均由精馏塔(3)内的液氮提供，所述高氧塔一(8)和高氧塔二(9)内所需热源均由精馏塔(3)的氮气提供，所述精馏塔(3)内的液氧依次通过高氧塔一(8)和高氧塔二(9)除去组分杂质后，获得高纯液氧；

所述高氧塔二(9)通过液氧输送管(10)连接至液氧贮罐(11)，所述液氧输送管(10)将高氧塔二(9)内的高纯液氧抽出后获得液氧；

将精馏塔(3)和纯化组件作为一个精馏系统，气液相物流在精馏系统的热、质交换，最终使各组分沿精馏系统的高度形成气、液相浓度分布发生变化，在稳定工况下的单位时间内，流入精馏塔(3)和流出精馏塔(3)的物质的数量和能量是相等的，则有精馏系统内物料之间满足：V_K＝V_O2+V_CN；

精馏系统内各组分之间满足：V_Ky_k＝V_O2y_O+V_CNy_CN；

精馏系统内的能量满足：V_Kh_k+V_KQ_B＝V_O2h_O+V_CNh_CN；

其中V_K(m³/h)是精馏系统内处理的空气总量，y_k是空气中氧气的纯度，h_k是空气的热焓，V_O2(m³/h)是氧气产品的产量，y_O是氧气产品的纯度，h_O是氧气产品的热焓，V_CN(m³/h)是氮气产品的产量，y_CN是氮气产品的纯度，h_CN是氮气产品的热焓，Q_B是外界传入精馏系统的热量。

2.根据权利要求1所述的一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：所述高氧塔一(8)包括塔体一(81)、设于塔体一(81)上端的冷凝器一(82)和设于塔体一(81)下端的蒸发器一(83)。

3.根据权利要求2所述的一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：所述高氧塔二(9)包括塔体二(91)、设于塔体二(91)上端的冷凝器二(92)和设于塔体二(91)下端的蒸发器二(93)。

4.根据权利要求3所述的一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：所述高氧塔一(8)的冷凝器一(82)和高氧塔二(9)的冷凝器二(92)所需的冷源均由精馏塔(3)的冷凝蒸发器(4)的冷凝侧内的液氮经液氮管路(5)提供，所述高氧塔一(8)的蒸发器一(83)和高氧塔二(9)的蒸发器二(93)所需的热源由精馏塔(3)的冷凝蒸发器(4)的蒸发侧内的氮气经氮气管路(7)提供。

5.根据权利要求4所述的一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：所述精馏塔(3)的冷凝蒸发器(4)内产生的液氧经液氧管路(6)输送入高氧塔一(8)，所述的冷凝器一(82)内的冷量被液氧管路(6)输送入的液氧气化后产生的氧气吸收，使得氧气又被冷凝成液氧输送入高氧塔二(9)，所述的液氧在高氧塔二(9)内纯化为高纯液氧后经蒸发器二(93)的蒸发侧的液氧输送管(10)抽送至液氧贮罐(11)内。

6.根据权利要求5所述的一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：所述高氧塔一(8)的蒸发器一(83)的蒸发侧产生的液氮送入液氮管路(5)，所述氮气管路(7)内的氮气进入蒸发器一(83)和蒸发器二(93)提供热源。

7.根据权利要求1所述的一种利用液氮制取液氧的液体空分装置，其特征在于：所述高氧塔一(8)内的液气比为0.5-0.7，所述高氧塔二(9)内的液气比为1.3-1.4。