[发明专利]板翅式精馏塔及其操作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种空分设备和空气分离工艺，尤其是一种板翅式精馏塔及其操作工艺。

背景技术

目前的大型空分设备中，上下精馏塔使用规整填料替代以往的精馏塔板，使塔体阻力、塔体直径都明显降低，但随着空分设备规模越来越大，塔体直径受运输条件的限制，不能无限制的增大。因此超大型空分设备的上下精馏塔的结构设计，成为巨型空分设备设计的最大难点之一。其次，塔体直径大型化以后，如何实现气液两相在填料表面的均匀分布也成为一个技术难题，该技术缺陷大大影响了大型空分设备的空气分离效果。

目前使用的填料下塔，随着塔径的加大，其壁厚也越来越大，当塔径增大到4800mm时，使用材料的厚度至少要达到30mm，这对加工设备的规格、性能都提出了更高的要求。当工厂现有设备和工艺方法不能满足要求时，必须增添新的设备和进行工艺试验及工艺评定的工作。此外，目前设计的空分设备其矩形冷箱内的部机，除圆形的填料塔外，全部是矩形的板翅式换热器和管路，使得冷箱内部的布置不够紧凑，占地面积大，保温材料消耗量也大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可替代填料塔，使流通截面大小不受限制、气液两相均匀分布不受塔径影响、结构紧凑的板翅式精馏塔；还提供了一种降低生产成本、提高生产效率的板翅式精馏塔的操作工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该精馏塔包括低压热质交换装置、冷凝蒸发装置和中压热质交换装置，其结构特点是所述的低压热质交换装置、冷凝蒸发装置和中压热质交换装置通过管路自上而下地依次串联为一体，且在连接的管路中设置有过冷器。

本发明所述的低压热质交换装置与中压热质交换装置为板翅式结构的热质交换器。

本发明所述的热质交换器包括若干翅片、将翅片分隔成数层的隔板和封条。

本发明所述翅片高度H＝5～25mm，翅片材料厚度t＝0.1～0.2mm，翅片节距P＝2～8mm；翅片可为平直型、多孔型、锯齿型或人字波纹型。

本发明所述隔板厚度δ＝0.3～1.0mm，封条宽度w＝5～10mm。

本发明所述的热质交换器呈矩形。

该板翅式精馏塔的操作工艺，其包括下列步骤，

(1)将压缩、纯化、冷却后的空气通入中压热质交换装置的底部，在中压热质交换装置底部得到的液态空气经过过冷器到低压热质交换装置中部参与精馏，使气体向上通过该精馏塔的隔板与翅片，液体向下流过该精馏塔的隔板与翅片；

(2)在中压热质交换装置顶部得到符合要求的氮气，氮气经冷凝蒸发装置冷凝成液氮，液氮分为两部分，一部分回流到中压热质交换装置的顶部，作为中压热质交换装置的回流液，参与中压热质交换装置的精馏，另一部分经过过冷器到低压热质交换装置的顶部，参与低压热质交换装置的精馏。

(3)在低压热质交换装置底部得到符合要求的液氧，液氧经冷凝蒸发装置蒸发成为氧气，氧气分为两部分，一部分取出作为产品，另一部分上升进入到低压热质交换装置的底部，参与低压热质交换装置的精馏。

上述操作工艺可在低压热质交换装置中加入膨胀空气。

上述操作工艺可在低压热质交换装置中抽出污氮气和氩馏分。