[发明专利]全低压空气分离新工艺

说明书

本发明涉及一种全低压空气分离新工艺，主要适用于冶金行业炼铁、电炉炼钢、转炉炼钢所需氧气的制取。

目前，全低压空气分离流程有以下几种：第一，低温精馏法(也称深冷法，简称ASU法)，它又包括切换式换热器冻结空分流程和常温分子筛净化流程两种。切换式换热器冻结空分流程为：原料空气经空气过滤器除去机械杂质进入空压机，被压缩到一定压力再进入空气予冷系统，降温后进入切换式换热器(蓄冷器)进行清除水和二氧化碳，同时进行热交换，最后进入空气分离塔进行精馏，按沸点不同分离出氧、氮等气体再经加压供用户使用；常温分子筛净化流程为：原料空气经空气过滤器除去机械杂质后进入空压机加压，再进入空气予冷系统，之后进入分子筛纯化器以清除水、二氧化碳、乙炔和大部分碳氢化合物，然后经板式换热器进入空气分离塔，(其中，从板式换热器出来的另一部分空气经膨胀系统进入空气分离塔)，按沸点不同进行分离得到产品氧、氮，经加压供用户使用。第二，变压吸附法(简称VPSA法)，其工艺流程为：原料空气经空气过滤器去掉机械杂质，之后，经鼓风机、冷却器和分离器进入变压吸附装置，分离器的作用是去掉部分水、油分。变压吸附装置内装复合型分子筛吸附剂以满足对水分、二氧化碳、乙炔和大部分碳氢化合物、氮气被吸附，让氧气通过，可以使氧气的纯度达60-95％。第三，变压吸附、低温精馏组合式制氧机(简称PSA+ASU法)，其工艺流程为：原料空气经袋式过滤器进入空压机，之后，经冷却系统冷却后进入分子筛选化系统，以吸附水、二氧化碳、乙炔和大部分碳氢化合物，然后进入变压吸附装置，以得到纯度为80％的富氧。从变压吸附装置出来的富氧经主换热器进入空气分离塔，制得纯度为99.5％以上的氧气。上述现有技术的缺点为投资规模大，土建占地多。

本发明的目的是针对上述现有技术中的缺点，而提供一种节省投资，土建占地少，能满足冶金行业不同工艺设备要求，灵活的分离空气的工艺流程。

本发明的目的是这样实现的，其工艺流程如下：

一、首先由变压吸附法从空气中制得纯度为90％以上的氧气：

原料空气首先经空气过滤器(1)去掉机械杂质后，然后经鼓风机(2)将空气送入空气予冷系统(3)，鼓风机出口的压力为70-80KPa。空气予冷系统(3)由常规水系统冷却加上冷水机组组成，使空气温度降低到8-10℃，经予冷后的空气进入分子筛纯化器(4)，以清除水、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物。分子筛选纯化器(4)由两个单独的吸附塔和切换阀组组成，一个吸附水、二氧化碳、乙炔和其它碳氢化合物，另一个被再生加热器(5)加热再生，两个吸附塔由切换阀组切换使用，由分子筛纯化器(4)出来的空气再进入变压吸附装置(6)，被专用的分子筛吸附剂将氮吸附，使氧通过，获得纯度为90％以上的氧气，其中一股富氧经氧压机(9)加到3.0MPa进入贮氧系统(10)，平衡贮存直接供炼铁富氧和电炉炼钢用。另一股富氧经氧压机(8)加压至0.5-0.6MPa后去低温精馏系统。变压吸附装置(6)由三个吸附塔和切换阀组组成，一塔吸附、一塔待用、一塔解吸，塔内装专用分子筛吸附剂来吸附氮，使氧通过，获得纯度为90％以上的氧气，氮气作为废气经真空解吸装置(7)排放掉。

二、再将上述制得的富氧由低温精馏法进一步提纯制得纯度为99.5％以上的氧气，同时得到纯度为99.99％的氮气：

将来自氧压机(8)的富氧送入主换热器(11)，被来自低温精馏塔(13)(14)气体冷却到-172℃左右，最后进入空气分离塔即低温精馏塔，制得纯度为99.5％以上的氧气，同时得到99.99％的氮气。低温精馏塔由上塔(14)，下塔(13)和节流阀系统(15)组成。真空解吸装置(7)排出废气的一部分经压缩机(6)和空气予冷系统(3)后，再经主换热器(11)去膨胀系统(12)，然后进入上塔(14)中部，以补充冷量和回流液的不足。

在分子筛纯化器(4)的空气出口和氧压机(8)的入口之间安装阀门(17)。阀门(17)的作用是便于用氧灵括。在变压吸附装置出现故障时，可由鼓风机、氧压机组成供原料系统经阀门(17)直接供低温精馏法生产。