一种空分精馏装置的制作方法

1.本实用新型涉及空分精馏领域，具体涉及一种空分精馏装置。


背景技术：

2.空气分离，简称空分，是指用低温冷冻原理从空气中分离出其组分(氧、氮和氩、氦等稀有气体)的过程，一般先将空气压缩，并冷至很低温度，或用膨胀方法使空气液化，再在精馏塔中进行分离。例如当液态空气沸腾时，比较容易挥发的氮(沸点-196℃)先气化，氧则后气化(沸点-183℃)。空分设备的工作原理是根据空气中各种气体的沸点不同，经加压、预冷、纯化并利用大部分由透平膨胀剂提供的冷量使之液化再进行精馏从而获得所需的氧/氮产品。空气制氧系统包括空压机系统、预冷系统、分子筛纯化系统、增压膨胀剂系统、分馏塔系统、氧/氮压机系统和调压站系统。
3.以现有技术中通过精馏塔可以向外输送液态目标产物和气态目标产物，但是根据在不同时段需求的目标产物的比例不同，需要调整精馏塔内的精馏工况来实现，现有技术中当目标工艺制定后，不容易调节相应的精馏工况进而实现调整目标产物比例，因此在针对于在的目标产物的比例供给需要变化供给的背景下，现有技术中的工艺难以克服，其设备存在弊端。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能够同时调整精馏塔的精馏工况的空分精馏装置，用于克服现有技术中缺陷。
5.本实用新型采用的技术方案为：一种空分精馏装置，包括精馏塔、用于气体交换的主换热器、在主换热器上安装的供气主管以及供气主管上安装的第一增压机组，精馏塔包括上塔、主冷凝换热器和下塔，所述的第一增压机组上设置有第一透平膨胀机，主换热器上设置有循环气主管，供气主管的出口端和下塔相连通，下塔和主换热器之间的供气主管上设置有节流阀，主换热器内的供气主管与第一透平膨胀机的进气端通过第一供气支管相连通，第一透平膨胀机的出气端和下塔通过第二供气支管相连通，供气主管的进气端和第一增压机组之间的供气主管与第二供气支管通过循环气主管相连通，循环气主管和下塔之间的第二供气支管上设置有第一调节阀。
6.优选的，所述的主换热器上设置有第三供气支管，第一增压机组与主换热器之间的供气主管上设置有第二增压机组，第二增压机组上设置有第二透平膨胀机，循环气主管与第一增压机组之间的供气主管与第二透平膨胀机的进气端通过第三供气支管相连通，第二透平膨胀机与主换热器内的循环气主管相连通，循环气主管与第三供气支管之间的供气主管上设置有第三增压机组。
7.优选的，所述的主冷凝换热器上设置有高压液氮输送管和成品液氧输送管，下塔的底端和上塔之间通过富氧液空输送管相连通，富氧液空输送管上方的下塔和上塔之间通过富氧空气输送管相连通，上塔的顶端上设置有成品氮气输送管，高压液氮输送管、富氧液
空输送管、富氧空气输送管以及成品氮气输送管上设置有第一过冷器，成品氮气输送管的出口端和第一过冷器之间的成品氮气输送管和成品液氧输送管上设置有第二过冷器，高压液氮输送管的出口端上设置有闪蒸罐，闪蒸罐底端上设置有成品液氮输送管，第一过冷器和第二过冷器之间的成品氮气输送管和闪蒸罐的顶端通过闪蒸氮气输送管相连通。
8.优选的，所述的主换热器与供气主管之间的循环气主管上以及第三增压机组与第三供气支管之间的供气主管上均分别设置有温度传感器，循环气主管与第一透平膨胀机之间的第二供气支管上设置有压力传感器。
9.优选的，所述的第三供气支管与第一增压机组之间的供气主管以及供气主管与主换热器之间的第三供气支管上均分别设置有第二调节阀和第一气体流量传感器。
10.优选的，所述的主换热器上设置有成品氧气输送管，成品氧气输送管的进气端和上塔相连通，成品氧气输送管、成品氮气输送管、成品液氮输送管和成品液氧输送管上均分别设置有第一在线色谱仪。
11.优选的，所述的第一过冷器和下塔之间的富氧液空输送管上设置有第二在线色谱仪，第一过冷器和下塔之间的富氧空气输送管上设置有第三调节阀和第二气体流量传感器。
12.本实用新型有益效果是：首先，本实用新型通过调节节流阀的开度和第一调节阀的开度即可调整所述的精馏塔的精馏工况，使用方便。
13.其次，本实用新型在安装供气主管安装第一气体流量传感器便于反馈通过供气主管输送给第一增压机组的压缩空气的流量参数；在第三供气支管安装第一气体流量传感器便于反馈通过第三供气支管输送给第二透平膨胀机压缩空气的流量参数。
14.最后，本实用新型成品氧气输送管、成品氮气输送管、成品液氮输送管和成品液氧输送管上均分别设置有第一在线色谱仪。第一在线色谱仪便于反馈组分参数。
15.本实用新型具有结构简单，操作方便，设计巧妙，大大提高了工作效率，具有很好的社会和经济效益，是易于推广使用的产品。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
17.如图1所示，一种空分精馏装置，包括精馏塔、用于气体交换的主换热器1、在主换热器1上安装的供气主管2、供气主管2上安装的第一增压机组3以及冷箱36，精馏塔包括上塔4、主冷凝换热器5和下塔6，主冷凝换热器5的热源通道和下塔6相连通，主冷凝换热器5的冷源通道和上塔4相连通，通常在现有技术中下塔6内通常安装有相应的压力传感器和温度传感器，下塔6的底部通常也是安装有液位传感器用以反馈下塔6底部富氧液空的液位高度，为了避免过多赘述本案中并未在示意图中加以标识。
18.所述的第一增压机组3上设置有第一透平膨胀机7，主换热器1上设置有循环气主管8，供气主管2的出口端和下塔6相连通，下塔6和主换热器1之间的供气主管2上设置有节流阀9，主换热器1内的供气主管2与第一透平膨胀机7的进气端通过第一供气支管10相连通，第一透平膨胀机7的出气端和下塔6通过第二供气支管11相连通，供气主管2的进气端和
第一增压机组3之间的供气主管2与第二供气支管11通过循环气主管8相连通，循环气主管8和下塔6之间的第二供气支管11上设置有第一调节阀12。
19.所述的主换热器1上设置有第三供气支管13，第一增压机组3与主换热器1之间的供气主管2上设置有第二增压机组14，第二增压机组14上设置有第二透平膨胀机15，循环气主管8与第一增压机组3之间的供气主管2与第二透平膨胀机15的进气端通过第三供气支管13相连通，第二透平膨胀机15与主换热器1内的循环气主管8相连通，循环气主管8与第三供气支管13之间的供气主管2上设置有第三增压机组16。第一增压机组3和第二增压机组14之间的供气主管2上以及第二增压机组14和主换热器1之间的供气主管2上均分别设置有换热器，所述的换热器的冷源采用循环水。
20.所述的第三供气支管13与第一增压机组3之间的供气主管2以及供气主管2与主换热器1之间的第三供气支管13上均分别设置有第二调节阀29和第一气体流量传感器30。在安装供气主管2安装第一气体流量传感器30便于反馈通过供气主管2输送给第一增压机组3的压缩空气的流量参数；在第三供气支管13安装第一气体流量传感器30便于反馈通过第三供气支管13输送给第二透平膨胀机15压缩空气的流量参数。
21.所述的主冷凝换热器5上设置有高压液氮输送管17和成品液氧输送管18，下塔6的底端和上塔4之间通过富氧液空输送管19相连通，富氧液空输送管19上方的下塔6和上塔4之间通过富氧空气输送管20相连通，上塔4的顶端上设置有成品氮气输送管21，高压液氮输送管17、富氧液空输送管19、富氧空气输送管20以及成品氮气输送管21上设置有第一过冷器22。其中高压液氮输送管17、富氧液空输送管19、富氧空气输送管20均作为第一过冷器22的热源，成品氮气输送管21则作为第一过冷器22的冷源；成品氮气输送管21的出口端和第一过冷器22之间的成品氮气输送管21和成品液氧输送管18上设置有第二过冷器23，同时为了降低经过第一过冷器22换热后成品氮气输送管21内输送的成品氮气的温度，本产品在高压液氮输送管17的出口端上设置有闪蒸罐24，闪蒸罐24底端上设置有成品液氮输送管25，第一过冷器22和第二过冷器23之间的成品氮气输送管21和闪蒸罐24的顶端通过闪蒸氮气输送管26相连通。当由高压液氮输送管17输送的高压液氮在经过第一过冷器22冷却后，再输送给闪蒸罐24，在闪蒸罐24内压力下降，高压液氮进入后由于压力下降其温度进一步下降并且会伴随有部分汽化的低温氮气，而后低温氮气通过闪蒸氮气输送管26输送给第一过冷器22和第二过冷器23之间的成品氮气输送管21使得成品氮气输送管21内输送的成品氮气在进入第二过冷器23之前再次降温。
22.所述的主换热器1与供气主管2之间的循环气主管8上以及第三增压机组16与第三供气支管13之间的供气主管2上均分别设置有温度传感器27，循环气主管8与第一透平膨胀机7之间的第二供气支管11上设置有压力传感器28。安装压力传感器28便于反馈输送给下塔6压缩空气的压力参数。
23.第二供气支管11和主换热器1之间的循环气主管8上、第一过冷器22和闪蒸氮气输送管26之间的成品氮气输送管21上、第一过冷器22和闪蒸罐24之间高压液氮输送管17以及闪蒸氮气输送管26上均分别设置有单向阀37。所述的主换热器1上设置有成品氧气输送管31，成品氧气输送管31的进气端和上塔4相连通，成品氧气输送管31、成品氮气输送管21、成品液氮输送管25和成品液氧输送管18上均分别设置有第一在线色谱仪32。安装第一在线色谱仪32便于反馈相应的组分参数。
24.所述的第一过冷器22和下塔6之间的富氧液空输送管19上设置有第二在线色谱仪33，第一过冷器22和下塔6之间的富氧空气输送管20上设置有第三调节阀34和第二气体流量传感器35。安装第三调节阀34和第二气体流量传感器35便于反馈和调节通过下塔6输送给上塔4的富氧空气的流量参数。
25.本产品使用方法如下：如图1所示，经过分子筛吸附系统吸附后的压缩空气，进入供气主管2内在经过第三增压机组16的增压，一部分经第三供气支管13输送给第二透平膨胀机15膨胀冷却作为一个冷源送入主换热器1后经循环气主管8输送到第三增压机组16与供气主管2之间的供气主管2，再次经第三增压机组16的增压形成循环。另外一部分继续经供气主管2进行输送而后依次经过第一增压机组3和第二增压机组14的逐次增压作为一个热源送入主换热器1。
26.其中一部分送入主换热器1的压缩空气经第一供气支管10送入第一透平膨胀机7膨胀降温后，膨胀降温后经第二供气支管11输送的压缩空气中分为两部分，一部分送入下塔6另外一部分经循环气主管8输送到第三增压机组16与供气主管2之间的供气主管2。其中一部分送入主换热器1的压缩空气继续通过供气主管2进行输送，当该部分压缩空气完全通过主换热器1后形成液体空气，再经过节流阀9进行节流降温而后送入下塔6。期间节流阀9的开度能够便于控制经供气主管2和第一供气支管10输送的压缩空气的比例。
27.下塔6底部的富氧液空通过富氧空气输送管20经过第二在线色谱仪33反馈组分含量后再作为第一过冷器22的第一个热源和第一过冷器22冷源进行换热而后输送给上塔4；当第二在线色谱仪33反馈的组分含量未达到预设参数后，打开第三调节阀34，下塔6的富氧空气通过富氧空气输送管20经第二气体流量传感器35反馈流量并经过再次调节第三调节阀34的开度作为第一过冷器22的第二个热源和和第一过冷器22冷源进行换热而后输送给上塔4，通过输送富氧空气降低下塔6的压力从而调节富氧液空的组分含量，当第二在线色谱仪33反馈的组分含量达到预设参数后，闭合第三调节阀34。
28.上塔4输送的成品氮气经成品氮气输送管21进行输送，期间作为第一过冷器22的冷源和第一过冷器22的热源进行换热；主冷凝换热器5热源通路中的液氮通过高压液氮输送管17进行输送，期间作为作为第一过冷器22的第三个热源和第一过冷器22的冷源进行换热，经过第一过冷器22后送入闪蒸罐24进行闪蒸后的低温氮气送入第一过冷器22和第二过冷器23之间的成品氮气输送管21对经过第一过冷器22升温的成品氮气混合；闪蒸后的低温液氮经成品液氮输送管25输送给用户。
29.混合后的成品氮气温度下降而后再作为第二过冷器23的冷源和第二过冷器23的热源进行换热后，再通过主换热器1进行换热输送给用户。
30.对由主冷凝换热器5热源通道成品液氧通过成品液氧输送管18作为第二过冷器23的热源和第二过冷器23的冷源换热后输送给用户。
31.本实施例是通过两方面来调节所述的精馏塔的工况指标的，一方面是通过由供气主管2输送给上塔4的液体空气和由第二供气支管11输送给上塔4的带压低温空气来调节的，期间需要综合调节供气主管2的第二调节阀29、第三供气支管13的第二调节阀29、第二供气支管11上第一调节阀12以及节流阀9来实现的。另外一方面，当需要当富氧液空的工艺指标需要改变时，也可以通过调节第三调节阀34的开度通过改变富氧液空上层的富氧空气的压力来实现改变富氧液空的组分参数，本产品工艺调整手段多样，具备广泛的市场推广
价值。
32.本实用新型是满足于空分精馏领域工作者需要的一种空分精馏装置，使得本实用新型具有广泛的市场前景。