專利名稱：低壓富氧空氣分離工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓富氧空氣分離工藝。
背景技術(shù)：
空氣分離簡稱空分，是利用空氣中各組分物理性質(zhì)的不同，從空氣中分離出氧氣和氮?dú)?，或同時(shí)提取氦氣、氬氣等稀有氣體的過程，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石油、機(jī)械、采礦、食品、軍事等工業(yè)部門?，F(xiàn)代實(shí)現(xiàn)空氣分離，制造出高純度的氧、氮產(chǎn)品，一般使用低溫法和吸附法兩種方式。比較起來，使用低溫法所得到的產(chǎn)品純度高，氧純度可達(dá)99. 6%以上，氮純度更是可以達(dá)到99. 999%，但是低溫法的制氧能耗高，操作復(fù)雜，用戶想獲得低純度的氧則需要加入空氣調(diào)整純度。吸附法的優(yōu)點(diǎn)是流程簡單，操作方便，運(yùn)行成本較低，但制氧純度只能達(dá)到 93%，而且只能制取一種產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能的低壓富氧空氣分離工藝。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
低壓富氧空氣分離工藝，其步驟為(1)空氣經(jīng)過濾器過濾除雜，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮至 0. 33-0. 44MPa，然后冷卻至5_10°C，繼續(xù)送入分子篩吸附器進(jìn)行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進(jìn)入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹，另一路空氣直接經(jīng)主換熱器冷卻至露點(diǎn)溫度，繼續(xù)經(jīng)經(jīng)氧蒸發(fā)器后再進(jìn)入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮?dú)猓?3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空過冷后與膨脹機(jī)膨脹后的空氣進(jìn)入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮?dú)猓?4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進(jìn)入氧蒸發(fā)器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至65-80KPa，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后增壓獲得氧氣產(chǎn)品。所述液氧蒸發(fā)器包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有板翅式換熱器，板翅式換熱器包括至少一個(gè)板翅式換熱單元，板翅式換熱單元包括交錯(cuò)設(shè)置的氧氣通道和空氣通道，其中，氧氣通道為直通道，空氣通道為側(cè)通道，氧氣通道和空氣通道分別由相鄰兩隔板間設(shè)置翅片、導(dǎo)流片以及封條組成，所述空氣通道的進(jìn)口處和出口處分別設(shè)有封頭和接管，接管延伸至外殼之外，外殼的側(cè)壁上設(shè)有液氧進(jìn)管，外殼頂部設(shè)有氧氣出管。所述外殼的底部設(shè)有底座。所述空氣通道所用的翅片為鋸齒形翅片，導(dǎo)流片為平直多孔翅片；所述氧氣通道所用的翅片為平直多孔翅片，導(dǎo)流片為平直多孔翅片。本發(fā)明的低壓富氧空氣分離工藝獲得的氧氣純度80-95%，氧氣提取率99. 8%，空壓機(jī)組排氣壓力0. 33-0. 44MPa，單位制氧空氣分離電耗0. 367-0. 425 kwh/Nm302(折合99. 6% 02)，相比現(xiàn)有技術(shù)中的空壓機(jī)組排氣壓力0. 52-0. 62MPa，大大降低了空壓機(jī)能耗，能夠?yàn)閲夜?jié)能減排戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。氧氣復(fù)熱后進(jìn)入氧壓機(jī)組之前由原來的20 Kpa提高到65-80Kpa，使氧壓機(jī)組壓比顯著降低，使氧壓機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，易損部件運(yùn)行時(shí)間更長，更換次數(shù)降低，維修費(fèi)用下降，氧壓機(jī)壓比的降低直接導(dǎo)致軸功率的下降，壓氧功耗大幅下降，節(jié)約能耗，節(jié)省資源。本發(fā)明空分分餾塔上塔底部獲得的液氧由氧蒸發(fā)器的液氧進(jìn)管進(jìn)入外殼內(nèi)，液氧的液面逐漸上升并浸沒于板翅式換熱器的氧氣通道中，而同時(shí)來自主換熱器的空氣由空氣進(jìn)管進(jìn)入空氣通道，空氣通道內(nèi)的空氣與氧氣通道內(nèi)的液氧換熱從而使液氧汽化為氧氣， 實(shí)現(xiàn)液氧蒸發(fā)。本發(fā)明工藝流程簡單，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品氧氣純度穩(wěn)定，受到外界干擾因素少，連續(xù)運(yùn)行周期長，制氧電耗低、設(shè)備投資少；運(yùn)行自動(dòng)化程度高，開停車方便。


圖1為本發(fā)明中氧蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A視圖3為氧蒸發(fā)器內(nèi)部板翅式換熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為氧蒸發(fā)器內(nèi)部板翅式換熱單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
低壓富氧空氣分離工藝，其步驟為(1)空氣經(jīng)過濾器過濾除去灰塵和機(jī)械雜質(zhì)，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮至0. 33MPa，然后冷卻至5°C，繼續(xù)送入分子篩吸附器進(jìn)行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進(jìn)入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹，另一路空氣冷卻至露點(diǎn)溫度后經(jīng)氧蒸發(fā)器進(jìn)入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮?dú)猓?3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空過冷后與膨脹機(jī)膨脹后的空氣進(jìn)入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮?dú)猓?4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進(jìn)入氧蒸發(fā)器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至65KPa，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后經(jīng)氧壓機(jī)組增壓至0. 2MPa獲得純度為80%02。氧蒸發(fā)器如圖1、2、3、4所示，包括外殼1，外殼1的底部設(shè)有底座5，外殼1內(nèi)設(shè)有板翅式換熱器，板翅式換熱器包括兩個(gè)并排設(shè)置的板翅式換熱單元20，板翅式換熱單元20 包括交錯(cuò)設(shè)置的氧氣通道7和空氣通道8，其中，氧氣通道7為直通道，空氣通道8為側(cè)通道，氧氣通道7由相鄰兩隔板10間設(shè)置平直多孔翅片72、導(dǎo)流片71以及封條70組成，空氣通道8分別由相鄰兩隔板9間設(shè)置鋸齒形翅片82、導(dǎo)流片81以及封條80組成，空氣通道8 的進(jìn)口處設(shè)有封頭21和空氣進(jìn)管2，空氣進(jìn)管2延伸至外殼1之外，空氣通道8的出口處設(shè)有封頭41和空氣出管4，外殼1的側(cè)壁上設(shè)有液氧進(jìn)管3，外殼1頂部設(shè)有氧氣出管6，導(dǎo)流片71、81為平直多孔翅片。使用時(shí)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧由液氧進(jìn)管3進(jìn)入外殼1內(nèi)，液氧的液面逐漸上升并浸沒于板翅式換熱單元20的氧氣通道7中，而同時(shí)來自主換熱器的空氣由空氣進(jìn)管2進(jìn)入空氣通道8，空氣通道8內(nèi)的空氣與氧氣通道7內(nèi)的液氧換熱，液氧吸收空氣的熱量蒸發(fā)沸騰逐漸汽化為氧氣向上由氧氣出管6排出，從而實(shí)現(xiàn)液氧蒸發(fā)。圖中箭頭方向?yàn)槲锪系牧鲃?dòng)方向。實(shí)施例2
低壓富氧空氣分離工藝，其步驟為(1)空氣經(jīng)過濾器過濾除去灰塵和機(jī)械雜質(zhì)，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮至0. 38MPa，然后冷卻至8°C，繼續(xù)送入分子篩吸附器進(jìn)行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進(jìn)入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹，另一路空氣冷卻至露點(diǎn)溫度后經(jīng)氧蒸發(fā)器進(jìn)入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮?dú)猓?3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空過冷后與膨脹機(jī)膨脹后的空氣進(jìn)入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮?dú)猓?4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進(jìn)入氧蒸發(fā)器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至70KPa，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后經(jīng)氧壓機(jī)組增壓至0. SMPa獲得純度為90%的O2。液氧和空氣利用氧蒸發(fā)器換熱的過程同實(shí)施例1。實(shí)施例3
低壓富氧空氣分離工藝，其步驟為(1)空氣經(jīng)過濾器過濾除去灰塵和機(jī)械雜質(zhì)，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮至0. 44MPa，然后冷卻至10°C，繼續(xù)送入分子篩吸附器進(jìn)行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進(jìn)入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹，另一路空氣冷卻至露點(diǎn)溫度后經(jīng)氧蒸發(fā)器進(jìn)入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮?dú)猓?3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空過冷后與膨脹機(jī)膨脹后的空氣進(jìn)入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮?dú)猓?4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進(jìn)入氧蒸發(fā)器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至80KPa，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后經(jīng)氧壓機(jī)組增壓至1. 6MPa獲得純度為95%的O2。液氧和空氣利用氧蒸發(fā)器換熱的過程同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.低壓富氧空氣分離工藝，其步驟為(1)空氣經(jīng)過濾器過濾除雜，進(jìn)入空壓機(jī)壓縮至 0. 33-0. 44MPa，然后冷卻至5_10°C，繼續(xù)送入分子篩吸附器進(jìn)行凈化；(2)凈化后的空氣分兩路，一路作為膨脹空氣進(jìn)入空分分餾塔主換熱器的膨脹氣通道，然后由主換熱器中部抽出進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹，另一路空氣直接經(jīng)主換熱器冷卻至露點(diǎn)溫度，繼續(xù)經(jīng)經(jīng)氧蒸發(fā)器后再進(jìn)入空分分餾塔下塔精餾，空分分餾塔下塔底部獲得富氧液空，空分分餾塔下塔頂部獲得氮?dú)猓?3)空分分餾塔下塔底部的富氧液空過冷后與膨脹機(jī)膨脹后的空氣進(jìn)入空分分餾塔上塔精餾，空分分餾塔上塔頂部獲得氮?dú)猓?4)空分分餾塔上塔底部獲得的液氧進(jìn)入氧蒸發(fā)器被來自主換熱器的空氣加熱而汽化，氧氣壓力提高至65-80KPa，經(jīng)主換熱器復(fù)熱后增壓獲得氧氣產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓富氧空氣分離工藝，其特征在于所述液氧蒸發(fā)器包括外殼，外殼內(nèi)設(shè)有板翅式換熱器，板翅式換熱器包括至少一個(gè)板翅式換熱單元，板翅式換熱單元包括交錯(cuò)設(shè)置的氧氣通道和空氣通道，其中，氧氣通道為直通道，空氣通道為側(cè)通道，氧氣通道和空氣通道分別由相鄰兩隔板間設(shè)置翅片、導(dǎo)流片以及封條組成，所述空氣通道的進(jìn)口處和出口處分別設(shè)有封頭和接管，接管延伸至外殼之外，外殼的側(cè)壁上設(shè)有液氧進(jìn)管， 外殼頂部設(shè)有氧氣出管。
3.如權(quán)利要求2所述的低壓富氧空氣分離工藝，其特征在于所述外殼的底部設(shè)有底座。
4.如權(quán)利要求2或3所述的低壓富氧空氣分離工藝，其特征在于所述空氣通道所用的翅片為鋸齒形翅片，導(dǎo)流片為平直多孔翅片；所述氧氣通道所用的翅片為平直多孔翅片， 導(dǎo)流片為平直多孔翅片。
全文摘要
本發(fā)明屬于空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低壓富氧空氣分離工藝，其步驟為空氣過濾除雜-空壓機(jī)壓縮至0.33-0.44MPa-凈化-換熱-精餾-液氧汽化-增壓。本發(fā)明工藝流程簡單，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品氧氣純度穩(wěn)定，受到外界干擾因素少，連續(xù)運(yùn)行周期長，制氧電耗低、設(shè)備投資少；運(yùn)行自動(dòng)化程度高，開停車方便。
文檔編號(hào)F25J5/00GK102213537SQ20111009619
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者劉忠杰, 孫記章, 彭輝, 王好民, 趙永奎 申請人:開封黃河空分集團(tuán)有限公司