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深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置及方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510588154.1

申請日:

2015.09.16

公開號:

CN105066587A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):F25J 3/04申請公布日:20151118|||實質審查的生效IPC(主分類):F25J 3/04申請日:20150916|||公開
IPC分類號: F25J3/04 主分類號: F25J3/04
申請人: 開封空分集團有限公司
發明人: 鄭三七; 王慶波; 孫宇; 翟彥邦; 王劍峰; 劉洪仁
地址: 475002河南省開封市魏都路189號
優先權:
專利代理機構: 鄭州科維專利代理有限公司41102 代理人: 亢志民
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510588154.1

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.01.09|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置及方法,該裝置包括空氣壓縮系統、前端預冷純化系統和冷箱。本發明充分利用低溫精餾法,一套裝置同時得到低純度氧、高純度氧和氮,以及液體產品,同采用變壓吸附得到低純度氧、高純度氧、高純度氮相比,裝置數量少,能耗低,經濟性好,產品提取率高達99%以上,產品氧氣采用內壓縮,省去氧壓機,安全性好,特別適用于有色冶煉所配套空分。

權利要求書

1.一種深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置,包括空氣壓縮系統、前端預冷純化系統和冷箱,所述空氣壓縮系統包括空壓機以及空氣增壓機,所述冷箱包括主換熱器、液氧蒸發器、液氧泵、膨脹機的膨脹端及精餾塔,所述精餾塔包括下塔、上塔、純氧塔、純氧塔蒸發器和位于上塔和下塔之間的主冷凝蒸發器;其特征在于:所述空壓機通過第一管道與前端預冷純化系統相連接,所述前端預冷純化系統的氣體出口通過第二管道經主換熱器與所述下塔相連;所述前端預冷純化系統的氣體出口通過第三管道與一膨脹機的增壓端相連接,所述增壓端通過第四管道連接一水冷卻器,所述水冷卻器通過第五管道經主換熱器連接在所述膨脹機的膨脹端;所述前端預冷純化系統的氣體出口通過第六管道與所述空氣增壓機相連接,空氣增壓機末級出口通過第七管道經主換熱器與所述液氧蒸發器相連,液化后通過第八管道及第一節流閥后進入所述下塔中部;所述膨脹端出口設置第九管道與上塔相連;所述下塔底部液體出口處經過一過冷器通過第十管道及第二節流閥后連接在所述上塔中部;所述下塔中部液體出口處經過一過冷器通過第十一管道及第三節流閥后連接在所述上塔中部;所述下塔頂部的液體出口通過第十二管道經過所述過冷器及第四節流閥后連接在所述上塔頂部;所述下塔頂部的氣體出口通過第十三管道連接在所述純氧塔蒸發器上,所述純氧塔蒸發器的液體出口通過第十四管道及第五節流閥連接在所述上塔頂部;所述下塔頂部的氣體出口通過第十五管道經主換熱器后連接在冷箱外部作為產品壓力氮氣;所述主冷凝蒸發器的低純液氧側出口處通過第十六管道連接在所述純氧塔頂部;所述主冷凝蒸發器的低純液氧側出口處通過第十七管道和所述液氧泵連接,液氧泵出口通過第十八管道和所述液氧蒸發器連接,所述液氧蒸發器的氣氧通過第十九管道經主換熱器復熱后出冷箱作為產品送出;所述上塔頂部的污氮氣出口處連接第二十管道,所述第二十管道經過所述過冷器和主換熱器后連接在冷箱外部的純化系統;所述純氧塔頂部氣體出口通過第二十一管道和所述上塔底部連接;所述純氧塔底部液氧通過第二十二管道和所述液氧泵連接,液氧泵出口通過第二十三管道和所述液氧蒸發器連接,所述液氧蒸發器的氣氧通過第二十四管道經主換熱器復熱后出冷箱作為產品送出。2.根據權利要求1所述的深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置,其特征在于:所述下塔工作壓力0.38MPa。3.根據權利要求1所述的深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置,其特征在于:所述下塔為塔板數為25~40或對應塔盤數為35~60盤的下塔,所述上塔為塔板數為30~40或對應塔盤數為52~68盤的規整填料上塔,所述純氧塔為塔板數為20~30或對應塔盤數為35~52盤的規整填料塔。4.一種如權利要求1所述的深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置的分離及生產方法,其特征在于:該方法如下:出純化后的空氣分為三部分:第一部分空氣進入主換熱器,被返流氣體冷卻后進入下塔;第二部分相當于膨脹量的空氣進入透平膨脹機的增壓端增壓,經(增壓后)冷卻器冷卻后進入主換熱器,冷卻到一定溫度后從主換熱器中部抽出進入膨脹機,膨脹后的空氣送入上塔;第三部分空氣進入空氣增壓機進一步壓縮,經主換熱器冷卻后進入液氧蒸發器作為熱源汽化液氧,出液氧蒸發器后進入下塔中部;下塔從上到下產生以下產品:液氮、貧液空及富氧液空;所述富氧液空節流進入上塔,作為其回流液;貧液空經過冷器過冷后節流進入上塔,作為其回流液;液氮分三部分:一部分在過冷器中過冷后送入上塔頂部作回流液,一部分作為下塔回流液,一部分液氮在液氮泵中被壓縮至所需壓力,然后送到換熱器中通過與空氣進行熱交換而得到壓力氮氣。5.上塔從上到下產生以下產品包括:頂部產生污氮氣、底部產生富液氧及上塔;污氮氣從上塔頂部抽出后經過冷器和主換熱器復熱至設計溫度出冷箱,一股污氮氣用于分子篩吸附器的再生,另一股污氮氣送到水冷塔對水進行冷卻,還有一小部分進入冷箱,對冷箱充氣;富液氧從上塔底部抽出,在液氧泵中被壓縮至所需壓力,然后進入液氧蒸發器,被空氣加熱汽化后進入主換熱器復熱到常溫后送往用戶;從上塔底部抽出部分富液氧送到純氧塔精餾得到液氧。6.從上塔底部來的富液氧進入純氧塔頂部,精餾后在底部得到99.6%以上純液氧,頂部粗氧氣返回上塔;純氧塔底部純液氧經液氧泵加壓后送入主換熱器復熱后出冷箱得到氧氣。7.根據權利要求4所述的深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置及方法,其特征在于:膨脹機增壓端的氣體來自低壓力空壓機后的氣體。8.根據權利要求4所述的深冷分離及生產低純度氧、高純度氧和氮的裝置及方法,其特征在于:能從下塔得到高純度氮氣,氮氣壓力0.35MPa,或從下塔頂部抽取液氮采用液氮泵內壓得到壓力更高的氮氣。

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深冷分離 生產 純度 裝置 方法
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