一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置，它在現(xiàn)有空分裝置基礎上，且基本不增加能耗的情況下，使空分裝置氮氧產品比例提高到2:1或滿足用戶對氮氧產品需求比例不斷增長的需求。它包括主換熱器，膨脹機，過冷器，主精餾塔，冷箱，所述主精餾塔設有下塔、冷凝蒸發(fā)器、上塔，取消輔塔的同時使上塔在原高度的基礎上增加約30%，上塔直接與氮氣管道相連接，氮氣、污氮氣分別利用原污氮氣和氮氣管路輸送和熱交換后出冷箱接入各自管道，節(jié)約了管道及換熱設備改造所需費用。
【專利說明】—種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著冶金行業(yè)高爐、轉爐的大型化和富氧冶煉技術的推廣應用，冶金企業(yè)對氧氣、氮氣的需求比例發(fā)生了較大的變化，主要表現(xiàn)為對氮氣需求量的增長大于對氧氣需求的增長，根據粗略統(tǒng)計，氮氧比需求有原來的1:1，提高到了 1.2:1或更高。但原配套制取氧氣、氮氣的空分裝置在設計時氮氧產品比例一般為1:1，且在投運后氧氣、氮氣產品的產量基本不會有大的改變。如果新建氮氧產品比例大于1:1的制氧設備替代原有設備，那么原有設備閑置造成了浪費；如果根據氮氣缺口新建制氮設備，那么勢必要造成生產成本的大幅提高。而目前尚無有效的改造方式，以滿足目前氧氮比需求的變化。
[0003]眾所周知，大氣中氧氣含量(體積上)占20.9%，氮氣含量(體積上)占78.1%?？辗盅b置氮氧產品比例為1:1時，污氮氣產量則為57.2%，為氮氣產量的2倍還要多，這就為對現(xiàn)有空分裝置部分設備進行改造，氮氣、污氮氣氣流通道的互換以提高氮氧產品比例提供了條件。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就是為解決現(xiàn)有空分裝置無法有效滿足氧氮比變化，而又缺乏有效的改造方式的問題，提供一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置，它在現(xiàn)有空分裝置基礎上，且基本不增加能耗的情況下，滿足用戶對氮氧產品需求比例不斷增長的需求。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置，包括冷箱，冷箱的一處與增壓透平膨脹機組相連，增壓透平膨脹機組與主換熱器相連，主換熱器與過冷器相連，過冷器與主精餾塔的上塔相連；
[0007]冷箱的另一處直接與主換熱器相連，主換熱器與主精餾塔的下塔相連，主精餾塔的上塔與下塔之間還設有冷凝蒸發(fā)器，上塔直接與氮氣管道相連接，上塔還直接與污氮氣通道相連。
[0008]一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置，包括主換熱器，膨脹機，過冷器，主精餾塔，冷箱，所述主精餾塔僅設有下塔、冷凝蒸發(fā)器、上塔，取消輔塔的同時使上塔在原上塔高度的基礎上增加約30%，上塔直接與氮氣管道相連接，冷箱內的氮氣、污氮氣氣流通道在與上塔連接處進行了互相切換，即氮氣利用原污氮氣管路進行熱交換與輸送，污氮氣則利用原氮氣管路進行熱交換與輸送，氮氣、污氮氣出冷箱后再切換至原管道。
[0009]經凈化的壓縮空氣的一部分經過膨脹機增壓膨脹，再經主換熱器、過冷器降溫后，進入主分餾塔之上塔參與精餾，另一部分直接經主換熱器進入主分餾塔之下塔參與精餾；下塔底部液空經過冷器進入上塔中部參與精餾，下塔頂部氮氣進入主精餾塔之冷凝蒸發(fā)器液化后，一部分回流至下塔，另一部分經過冷器進入上塔頂部參與精餾，不凝氣直接排空；上塔底部抽出的氧氣經過冷器、主換熱器復熱后出冷箱，污氮氣仍由上塔中上部取出，但冷箱內氣流通道與氮氣氣流通道進行切換，經過冷器、主換熱器出冷箱后切換接入原污氮氣管道，氮氣則由等效塔板數不變的情況下增高了的上塔替代原有輔塔的頂部取出，冷箱內氣流通道相應地與污氮氣氣流通道進行切換，經過冷器、主換熱器出冷箱后切換接入原氮
氣管道。
[0010]一種采用提高空分裝置氮氧產品比例裝置的提高氮氧產品比例的方法，取消輔塔的同時使上塔在原上塔高度的基礎上增加約30%，使上塔氮氣取出量提高到原來的2倍以上；根據氮氣取出量增加后污氮氣量下降的實際情況，將氮氣、污氮氣自上塔取出處進行氣流通道的相互切換，即氮氣利用原污氮氣管路進行熱交換與輸送，污氮氣則利用原氮氣管路進行熱交換與輸送，既充分利用了現(xiàn)有管道及換熱設備，又節(jié)約了因氮氣取出量增加后管道改造、過冷器及主換熱器換熱面積變化更換造成的費用增加，而在出冷箱后又相應地切換至原管道，使整個空分裝置的氮氧產品比例由1:1提高到了 2:1及以上。
[0011]本實用新型的有益效果是:在基本不增加運行成本的條件下，通過空分裝置上塔的增高改造與氮氣、污氮氣氣流通道的相互切換，實現(xiàn)了空分裝置氮氧產品比例由1:1提高到2:1及以上，節(jié)約了新建空分裝置資金占用和舊設備閑置造成的浪費。例如20000Nm3/h等級空分裝置提高氮氧產品比例后，氮氣產量由20000Nm3/h提高到60000Nm3/h，按供出利潤 0.01 JU /m3 計算，全年可增加利潤為:(60000-20000) X365X24X0.01=350.4 萬元。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1現(xiàn)有空分裝置氧氣氮氣生產工藝流程圖；
[0013]圖2本實用新型空分裝置氧氣氮氣生產工藝流程圖；
[0014]圖中1.增壓透平膨脹機組，2.冷箱，3.主換熱器，4.過冷器，5.下塔，6.主精餾塔，7.冷凝蒸發(fā)器，8.上塔，9.輔塔，10.氮氣通道，11.污氮氣通道。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0016]圖1中，經凈化的壓縮空氣一部分經增壓透平膨脹機組I增壓后進入冷箱2，經主換熱器3初步降溫后再經增壓透平膨脹機組I膨脹降溫，經主換熱器3、過冷器4降溫后直接送入主精餾塔6的上塔8 (上塔8在原上塔高度基礎上增高30%)的中上部參與精餾；另一部分直接經主換熱器3降溫后送入主精餾塔6的下塔5參與精餾。下塔底部取出的液空經過冷器4過冷后進入上塔8中部參與精餾；下塔上升氣體進入主精餾塔6的冷凝蒸發(fā)器7液化后一部分回下塔，另一部分經過冷器4過冷后進入上塔8上部參與精餾，不凝氣體直接放空。上塔8底部取出的氧氣經過冷器4、主換熱器3復熱后出冷箱2 ;主精餾塔6的上塔8頂部取出的污氮氣由污氮氣通道11經過冷器4、主換熱器3復熱后出冷箱2 ;輔塔9頂部取出的氮氣由氮氣通道10經過冷器4、主換熱器3復熱后出冷箱2。
[0017]可以看出，在這種空分裝置中，氮氣由主精餾塔的輔塔頂部取出，輔塔直徑遠小于上塔造成流通面積大幅縮小，且過冷器、主換熱器等氮氣通道流通面積也是按氮氧比1:1設計，無法通過變負荷等一般的操作手段使氮氣產量得到大幅度提高。
[0018]圖2中，本方法中經凈化的壓縮空氣一部分經增壓透平膨脹機組I增壓后進入冷箱2，經主換熱器3初步降溫后再經增壓透平膨脹機組I膨脹降溫，經主換熱器3、過冷器4降溫后直接送入主精餾塔6的上塔8的中上部參與精餾；另一部分直接經主換熱器3降溫后送入主精餾塔6的下塔5參與精餾。下塔底部取出的液空經過冷器4過冷后進入上塔8中部參與精餾；下塔上升氣體進入主精餾塔6的冷凝蒸發(fā)器7液化后一部分回下塔，另一部分經過冷器4過冷后進入上塔8上部參與精餾，不凝氣體直接放空。上塔8底部取出的氧氣經過冷器4、主換熱器3復熱后出冷箱2 ;污氮氣取出高度位置與原方法中上塔的高度位置相同，但由原氮氣通道10經過冷器4、主換熱器3復熱后出冷箱2后再進入原污氮氣管道；氮氣由增高后的上塔8頂部取出，但由原污氮氣通道11經過冷器4、主換熱器3復熱后出冷箱2后再進入原氮氣管道。
[0019] 舉例進行說明:原設計氮氧產品比例為1:1的20000Nm3/h空分裝置的上塔高度為30440mm，直徑為2700mm，輔塔高度為4579mm，直徑為1920mm。切除輔塔后，將上塔加高9150mm，使總高度達到39590mm，直徑仍為2700mm，上塔增加的高度約為原高度的30.06%。上塔增高后污氮氣抽口高度不變，氮氣抽口相應增高9150mm，氮氣、污氮氣取出經過過冷器、主換熱器復熱后出塔，由于原空分裝置內氮氣、污氮氣管道直徑分別為φ 508mm和φ813_，在氧氣取出量不變的情況下提高氮氧比例就是增加氮氣取出量，要使流通阻力不增加就必須增加管道直徑，鑒于氮氣取出量增加后污氮氣取出量相應減少的實際情況，在空分裝置內自上塔氮氣、污氮氣抽口處進行氣流通道切換，即氮氣利用原污氮氣管路進行熱交換與輸送，污氮氣則利用原氮氣管路進行熱交換與輸送，氮氣、污氮氣出冷箱后再切換至原管道，滿足了氮氧比例提高后各介質流通阻力不變、不影響氮氣、污氮氣換熱效率，節(jié)約了對管道及過冷器、主換熱器進行改造或更換的費用。
【權利要求】
1.一種提高空分裝置氮氧產品比例的裝置，其特征是，包括冷箱，冷箱的一處與增壓透平膨脹機組相連，增壓透平膨脹機組與主換熱器相連，主換熱器與過冷器相連，過冷器與主精餾塔的上塔相連； 冷箱的另一處直接與主換熱器相連，主換熱器與主精餾塔的下塔相連，主精餾塔的上塔與下塔之間還設有冷凝蒸發(fā)器，上塔直接與氮氣管道相連接，上塔還直接與污氮氣通道相連。
【文檔編號】F25J3/04GK203534056SQ201320342427
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月14日 優(yōu)先權日:2013年6月14日
【發(fā)明者】趙云河, 劉玉良, 李宗輝, 劉泗波, 郭桂彬, 趙時卷 申請人:濟鋼集團有限公司, 濟南鮑德氣體有限公司