[实用新型]氮气自增压空分装置

说明书

本实用新型公开了一种氮气自增压空分装置，包括将外部空气进行压缩的空气压缩机、对空气压缩机输出的空气进行净化的分子筛纯化装置、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置、将经过增压透平膨胀装置的空气分离成氧和氮的精馏塔以及供空分装置中的气体进行热交换的换热器，所述精馏塔包括上塔和下塔，所述上塔底部设有主冷凝蒸发器，所述空分装置还包括液氮蒸发器，所述液氮蒸发器低于主冷凝蒸发器设置；本实用新型不但能同时满足用户对产品氮气、氧气的需求，而且其压力、纯度均可满足用户之需，降低了气体生产成本。

技术领域

本实用新型涉及一种空气分离设备的改进，尤其涉及一种利用液氮自身的液柱静压力，使氮气压力升高，无需抬高配套空压机的排气压力而使氮气自增压的氮气自增压空分装置。

背景技术

空气分离设备被广泛的应用于石油、化工、建材、冶金及环保等领域；在常规的分子筛净化、增压透平膨胀机制冷的空分流程中，为获得相应氮气产品的压力，需配套相应排气压力的空压机来匹配；如果用户想提高氮气产品的压力，则需要相应提高空压机的排气压力；这样无论是投资成本还是运行成本都会相应提高。

为此，我们研发了一种利用液氮自身的液柱静压力，使氮气压力升高，无需抬高配套空压机的排气压力而使氮气自增压的氮气自增压空分装置。

发明内容

本实用新型目的是提供一种利用液氮自身的液柱静压力，使氮气压力升高，无需抬高配套空压机的排气压力而使氮气自增压的氮气自增压空分装置。

本实用新型的技术方案是：一种氮气自增压空分装置，包括将外部空气进行压缩的空气压缩机、预冷装置、对预冷后空气进行净化的分子筛纯化装置、对经过净化的空气进行膨胀制冷的增压透平膨胀装置、将经过增压透平膨胀装置的空气分离成氧和氮的精馏塔以及供空分装置中的气体进行热交换的换热器和过冷器；所述精馏塔包括上塔和下塔，所述上塔底部设有主冷凝蒸发器；所述空分装置还包括将经过分子筛纯化装置净化的空气以及由主冷凝蒸发器冷凝下来的液氮分别冷凝、蒸发成液空及氮气的液氮蒸发器，所述液氮蒸发器低于主冷凝蒸发器设置，液氮蒸发器的液空输出端与下塔连通。

优选的，经分子筛纯化装置净化后的加工空气分成两股：一股空气进入换热器，经返流气体冷却后出换热器，其中，一部分空气进入液氮蒸发器气化液氮，另一部分空气直接进入下塔；另一股相当于膨胀量的空气则进入增压机，再经过增压空气冷却器冷却后进入换热器，从中部抽出进入膨胀机，膨胀后的大部分空气被送入上塔；空气经下塔初步精馏后，获得液空和纯液氮，并经过过冷器后节流进入上塔相应部位；经上塔进一步精馏后，在主冷凝蒸发器底部得到液氧产品。

优选的，所述下塔底部设有将液空送入上塔的连通管道，所述连通管道上设有节流阀；所述精馏塔还设有与主冷凝蒸发器以及下塔顶部的液氮出口连通的液氮输出管、与主冷凝蒸发器以及下塔顶部的气氮出口连通的气氮输出管、与上塔底部连通的液氧输出管以及与上塔顶部连通的污氮输出管；所述液氮输出管与液氮蒸发器连通；所述气氮输出管经过换热器后与空分装置外部连通；所述污氮输出管经过换热器换热后与分子筛纯化装置连通。

优选的，所述液氮蒸发器设有上下布置并连通的氮气出口和液氮进口、以及上下布置并另外连通的空气进口和液空出口，所述液氮进口与液氮输出管连接，所述分子筛纯化装置的空气输出端经过换热器与空气进口连通，所述液空出口与下塔连通，所述氮气出口经过换热器后输出空分装置外。

优选的，所述的氮气自增压空分装置还包括过冷器，所述连通管道、污氮输出管和液氮输出管分别经过过冷器。

优选的，所述的氮气自增压空分装置还包括设于空气压缩机和分子筛纯化装置之间的预冷装置。

优选的，所述分子筛纯化装置包括分子筛吸附器和电加热器。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：