專利名稱：一種節(jié)能型空氣分離工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種節(jié)能型空氣分離工藝。
二背景技術(shù)：
現(xiàn)代煤化工、冶金工業(yè)、石油煉制和硫酸工業(yè)生產(chǎn)需要消耗大量的氧氣，而對氮?dú)獾男枨罅枯^ 小?，F(xiàn)有氧氣生產(chǎn)方法中，空氣分離法是最經(jīng)濟(jì)的工業(yè)制氧方法。目前，在空氣分離領(lǐng)域中，低溫 精餾法是傳統(tǒng)的制氧方法，變壓吸附法和膜分離法是新興的制氧方法。低溫精餾法技術(shù)成熟、適宜 于大規(guī)模生產(chǎn)氧氣、能夠得到高純度的高壓氧氣和氮?dú)?，且氧氣和氮?dú)獾幕厥章屎芨撸鯕夂偷?氣產(chǎn)量比過小，僅有21: 78 (體積比)，難以滿足高耗氧低耗氮的工業(yè)過程需要；變壓吸附法技術(shù) 較成熟，適宜于中小規(guī)模生產(chǎn)氧氣、能夠得到中等純度的氧氣且回收率有待提高，氮?dú)獾蛪号懦觯?膜分離法技術(shù)正在開發(fā)，適宜于小和超小規(guī)模生產(chǎn)氧氣、能夠得到低濃度的氧氣，投資較高且尚無 大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的分離膜。
為了降低投資,20世紀(jì)90年代從事低溫工程設(shè)備開發(fā)的美國公司University Envirogentics Inc. (UEI)變壓吸附和低溫精餾耦合的新型制氧機(jī)。它利用變壓吸附法的裝置簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、 出氧時(shí)間快和低溫精餾法的產(chǎn)品氧純度高的優(yōu)點(diǎn)，克服了低溫精餾法需要消耗大量昂貴有色金屬的 缺點(diǎn)，投資為常規(guī)機(jī)組的2/3，能耗與常規(guī)機(jī)組相當(dāng)。由于該制氧機(jī)將變壓吸附裝置設(shè)置在低溫 精餾的空壓機(jī)和主換熱器之間，經(jīng)變壓吸附裝置所低壓排出的氮?dú)饩?jīng)過空壓機(jī)的壓縮，所以變壓 吸附和低溫精餾耦合后空壓機(jī)的負(fù)荷和能耗未能降低，造成制氧能耗與常規(guī)機(jī)組相當(dāng)。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種節(jié)能型空氣分離工藝，該工藝能夠 有效地降低低溫精餾法空氣分離工藝的投資、能耗和空壓機(jī)的負(fù)荷、縮短出氧時(shí)間，保持產(chǎn)品氧的 高純度和高壓力、減少有色金屬的消耗量。
本發(fā)明的技術(shù)方案-
本發(fā)明采用變壓吸附分離裝置和低溫精餾分離裝置串聯(lián)操作，變壓吸附裝置作為低溫精餾空氣 分離裝置的預(yù)處理裝置，用于脫出原料空氣中的水分、二氧化碳及部分氮?dú)猓蛛x得到的富氧空氣 再經(jīng)空壓機(jī)壓縮進(jìn)入換熱器和低溫精餾裝置分離得到液氧和液氮，經(jīng)液氧泵和液氮泵加壓，回收冷 量和氣化，得到高壓高純的氧氣和氮?dú)?；除雜壓縮的空氣在進(jìn)入變壓吸附裝置的同時(shí)，有一條跨線 連通到空壓機(jī)前，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度；進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度為 21_80% (體積)，優(yōu)選為23—45% (體積)。
四

圖1是本發(fā)明的工藝流程原理圖。
五具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的介紹圖1所示，原料空氣經(jīng)空氣過濾器1后進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)2 加壓；壓縮后的空氣進(jìn)入變壓吸附裝置3;脫除水分、二氧化碳及部分氮?dú)獾母谎蹩諝膺M(jìn)入空壓機(jī) 4，對其進(jìn)行壓縮；壓縮富氧空氣出來后先經(jīng)過預(yù)冷機(jī)組5,再進(jìn)入主換熱器6進(jìn)一步降低溫度， 然后經(jīng)過精餾塔的下塔7、上塔8深冷分離，得到高純度的液氧和液氮，經(jīng)液氧泵9和液氮泵10 加壓，回收冷量和氣化，得到高壓高純的氧氣和氮?dú)饨?jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓的除雜空氣經(jīng)跨線11連通到 空壓機(jī)3前，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入空壓機(jī)富氧空氣的氧濃度，保證進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度為21 —80% (體積)，優(yōu)選為23—45% (體積)。
本發(fā)明所提供的一種節(jié)能型空氣分離工藝，利用變壓吸附法在低壓下脫除原料空氣中部分氮 氣，大大降低了空壓機(jī)和精餾塔的負(fù)荷和能耗，減少了空壓機(jī)和低溫精餾塔的投資，縮短出氧時(shí)間， 保持產(chǎn)品氧的高純度和高壓力、減少有色金屬的消耗量。與現(xiàn)有低溫精餾空氣分離工藝相比，能耗 和投資降低30%以上，特別適合于現(xiàn)有低溫精餾空分裝置的擴(kuò)量改造。
權(quán)利要求
1. 一種節(jié)能型空氣分離工藝，其特征是采用變壓吸附分離裝置和低溫精餾分離裝置串聯(lián)操作，變壓吸附裝置作為低溫精餾空氣分離裝置的預(yù)處理裝置，用于脫出原料空氣中的水分、二氧化碳及部分氮?dú)?，分離得到的富氧空氣再經(jīng)空壓機(jī)壓縮進(jìn)入換熱器和低溫精餾裝置分離得到液氧和液氮，經(jīng)液氧泵和液氮泵加壓，回收冷量和氣化，得到高壓高純的氧氣和氮?dú)?；除雜壓縮的空氣在進(jìn)入變壓吸附裝置的同時(shí)，有一條跨線連通到空壓機(jī)前，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度；進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度為21-80％(體積)，優(yōu)選為23-45％(體積)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所提供的一種節(jié)能型空氣分離工藝，其特征在于變壓吸附分離裝置為真空變壓 吸附或低壓變壓吸附。
全文摘要
本發(fā)明提供一種節(jié)能型空氣分離工藝。采用變壓吸附分離裝置和低溫精餾分離裝置串聯(lián)操作，變壓吸附裝置作為低溫精餾空氣分離裝置的預(yù)處理裝置，用于脫出原料空氣中的水分、二氧化碳及部分氮?dú)?，分離得到的富氧空氣再經(jīng)空壓機(jī)壓縮進(jìn)入換熱器和低溫精餾裝置分離得到液氧和液氮，經(jīng)液氧泵和液氮泵加壓，回收冷量和氣化，得到高壓高純的氧氣和氮?dú)?；除雜壓縮的空氣在進(jìn)入變壓吸附裝置的同時(shí)，有一條跨線連通到空壓機(jī)前，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度；進(jìn)入空壓機(jī)的富氧空氣的氧濃度為21-80％(體積)，優(yōu)選為23-45％(體積)。
文檔編號F25J3/04GK101441023SQ20071018741
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者喬英云, 芳 劉, 鞏志堅(jiān), 鵬 梁, 田原宇, 蓋希坤 申請人:山東科技大學(xué)