[实用新型]通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的设备

摘要

本实用新型公开了一种通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的设备，可以同时满足市场对氮和氧的需求，在保证产量的同时，又能实现对氮氧纯度的要求。本实用新型充分考虑了各方面因素以实现生产高纯氮、氧气和液氧设备的平稳、高效、低能耗的运行。

主权项

1.一种通过低温精馏从空气中生产高纯氮、氧气和液氧的设备，包括：(a)将原料空气压缩、纯化的设备及将其与低温精馏生成的物流进行间接换热的与第一蒸馏塔(2)相连的第一主热交换器(1)和与第二蒸馏塔(40)相连的第二主热交换器(33)；(b)第一蒸馏塔(2)，包含若干蒸馏区段，向第一蒸馏区段(8)提供经压缩、纯化、冷却的第一原料空气(101)，将其分离为在上部的第一富氮蒸气(105,114)和塔底的第一富氧液体(103,135)；(c)第一冷凝器(3)，其中，第一部分第一富氮蒸气(105)和第一部分第一富氧液体(103)在第一冷凝器(3)间接热交换，使第一部分第一富氮蒸气(105)冷凝生成第一部分富氮冷凝液(111)，使所述第一部分第一富氧液体(103)至少部分汽化，生成第二富氮蒸气(125)和高氧量液体(113)；(d)第二冷凝器(5)，其中，至少部分的高氧量液体(113)与第二部分第一富氮蒸气(114)在第二冷凝器(5)进行间接热交换，使第二部分第一富氮蒸气(114)冷凝生成第二部分富氮冷凝液(115)，使所述高氧量液体(113)至少部分汽化，生成第一废物流(121)；(e)用以将至少部分富氮冷凝液(111,115)送回第一蒸馏塔(2)作为回流液的设备；(f)用以将第二富氮蒸气(125)经第一压缩机(31)压缩，作为第一循环流(131)冷却并送至第一蒸馏塔(2)的第二蒸馏区段(9)的设备，其中，第二蒸馏区段(9)位于第一蒸馏区段(8)下方且间隔至少一个理论塔板数；(g)将第二冷凝器(5)中汽化后余下的高氧量液体(113)作为第二富氧液体(160)经膨胀后送入第二蒸馏塔(40)的管路和膨胀阀；(h)第二蒸馏塔(40)，第二蒸馏塔上部空间(41)，第二蒸馏塔蒸馏区段(42)，第二蒸馏塔下部空间(43)及用来重沸液氧的第二蒸馏塔重沸器(44)；(i)从第二蒸馏塔上部空间(41)将第二废物流(164)输入第二主热交换器(33)复热，并经第二压缩机(32)压缩后再输回第二主热交换器(33)冷却，再输入第二蒸馏塔下部空间(43)的管路；(j)将经加压、纯化的第二原料空气(161)输入第二主热交换器(33)冷却，再输入第二蒸馏塔下部空间(43)的管路；(k)将第二蒸馏塔下部空间(43)内的贫氧蒸汽(166)输送入第二蒸馏塔重沸器(44)的管路，及将冷凝后的贫氧液体(167)输送回第二蒸馏塔下部空间(43)的管路；(l)将第二蒸馏塔重沸器(44)中的第二液氧(173)可选择地经液氧泵(34)增压后输送入第二主热交换器(33)复热，并作为第二氧气产品输出的管路；(m)将第二蒸馏塔下部空间(43)内的贫氧液体分别输送入第二蒸馏塔上部空间(41)的管路(162)及与第一富氧液体汇合的管路(163)；(n)位于第一蒸馏塔(2)中，在第一蒸馏区段(8)上方且间隔至少一个理论塔板数的第三蒸馏区段(7)，从所述第三蒸馏区段(7)抽取回流液的一部分，作为无高沸点组分的液空(133)经膨胀后输送入第三蒸馏塔(20)的顶部的设备；(o)位于第三蒸馏塔(20)下部空间的第三蒸馏塔重沸器(24)，其中，膨胀后的无高沸点组分的液空中的液体部分，流经第三蒸馏塔(20)的蒸馏区段(22)，在此与从第一蒸馏塔引入的第二部分第一富氧液体(135)间接热交换，并在第三蒸馏塔(20)的底部生成第三液氧产品(145)，降温后的第二部分第一富氧液体(141)被输送回第一冷凝器(3)或第二冷凝器(5)；(p)将在第三蒸馏塔(20)的顶部生成的第三废物流(143)，可选地，与第一废物流(121)合并后，送至第一主热交换器(1)与第一原料空气(101)间接换热的设备；(q)膨胀机(30)，将至少部分所述第一废物流(121)和/或所述第一原料空气膨胀并为低温精馏过程提供所需的冷量。