CN111406192B - 通过与氮气膨胀机联动制动的膨胀机增压机来产生增压空气的深冷精馏方法与设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种深冷精馏空气以产生氮气和氧气的方法和设备。氮气产品仅从一塔(11)的顶部抽取，如果客户需要更低压力的氮气，部分位于第一氮气产品压力的纯氮气(124)在主换热器(1)中部分复热后，经氮气膨胀机(23)减压至第二氮气产品压力，再经过主换热器(1)进一步复热后，作为低压氮气产品输出，氮气膨胀机(23)可以由压缩空气的膨胀机增压机(24)制动。该方法可以灵活地生产不同压力的氮气，且同时利用氮气膨胀的功减少生产增压空气的能耗。

Description

通过与氮气膨胀机联动制动的膨胀机增压机来产生增压空气 的深冷精馏方法与设备
技术领域
本发明涉及低温精馏空分工艺及装置。
背景技术
利用低温精馏将空气分离成氮和氧的产品是一种普遍且纯熟的技术。在不同压力下运行的至少两个空气分离塔-中压塔和低压塔-通过主冷凝蒸发器以热量交换的方式联通。将经过增压、纯化和冷却的空气料气输入中压塔和/或低压塔，通过精馏获得气态和/或液态的氮、氧。将全部或部分的氮、氧在主换热器中与空气料气进行换热，从而得到常温下的氮、氧气态产品。空分装置和工艺的设计一般基于客户对氮、氧产品的状态、压力和产量的要求。
当需要生产具有较高压力-例如大于40bara-的氧气和/或氮气产品时，可以选择将经过主换热器复热后的常温的氧气或氮气通过相应的增压机增压的外增压方式，或者是用泵将低温的液氧或液氮提升到需要的压力再经过主换热器复热的内增压方式。特别是生产高压氧气时，出于生产安全以及设备成本的考虑，一般采用内增压的流程。
在内增压流程中，需要高压的暖流股在主换热器中蒸发汽化高压的液氧，这股暖流股一般是高压的空气料气，也有可能是循环的高压氮气。如果采用高压的空气料气，则经过主空气压缩机达到中压塔压力的空气料气需进一步被增压机增压到更高的压力，而这是一个耗能的过程。
发明的公开
本发明所要解决的技术问题是提高对空分塔，特别是低压塔的精馏能力的利用。
本发明所要解决的再一技术问题是降低对空气料气进行增压所需要的能耗。
本发明所要解决的又一技术问题是如何灵活地向客户提供不同产量和压力的氮气。
在一方面，本发明公开了一种深冷精馏空气以产生氮气和氧气的方法，包括：提供一个在较高压力下工作的一塔，即中压塔，和一个在较低压力下工作的二塔，即低压塔，一塔和二塔通过主冷凝蒸发器以热量交换的方式联通。提供至少一个空气预冷***，一个空气纯化***，一个主空气压缩机，至少一个空气增压机，至少一个主换热器，和一个过冷器。将经过主空气压缩机增压至第一压力范围的空气料气进一步经过预冷***和纯化***的处理后，将其中的一部分在主换热器中与精馏产生的气体产品换热后送入一塔，将其中的另一部分经空气增压机和若干级膨胀机增压机增压后，在主换热器中与精馏产生的气体和液体产品换热后，经膨胀或节流后减压至第一压力范围后送入一塔，或部分分离出的液体经过冷器过冷后节流送入二塔。将空气料气在一塔中精馏，在一塔底部抽取富氧液空，顶部抽取纯液氮，可选择的在中部抽取污液氮，经过冷器过冷后送入二塔作为回流液。在主冷凝蒸发器中抽取纯液氧，经液氧泵增压后送入主换热器，与经空气增压机和若干级膨胀机增压机增压后的空气料气换热并蒸发汽化作为产品输出。从二塔抽取污氮气，经过冷器升温后，进入主换热器进一步复热。从一塔顶部抽取位于第一氮气产品压力的纯氮气，并将其送入主换热器复热。其中，部分位于第一氮气产品压力的纯氮气在主换热器中部分复热后，经氮气膨胀机减压至第二氮气产品压力，再经过主换热器进一步复热后，作为产品输出；并且，氮气膨胀机通过第一膨胀机增压机制动，该第一膨胀机增压机将部分经过空气增压机增压且达到第二压力范围的空气料气进一步增压至第三压力范围，位于第三压力范围的空气料气直接或可选择的进一步增压后进入主换热器与精馏产生的气体和液体产品换热后，经液体膨胀机减压至第一压力范围后送入一塔，或部分液体经过冷器过冷后节流送入二塔。
在另一方面，本发明还公开了一种深冷精馏空气以产生氮气和氧气的设备，包括：一个在较高压力下工作的一塔和一个在较低压力下工作的二塔，一塔和二塔通过主冷凝蒸发器以热量交换的方式联通。至少一个空气预冷***，一个空气纯化***，一个主空气压缩机，一个空气增压机，第一膨胀机增压机，至少一个主换热器，一个氮气膨胀机，至少一个液体膨胀机，一个液氧泵和一个过冷器。将空气料气经主空气压缩机、空气预冷***，空气纯化***和主换热器送入一塔的管路。将一塔底部的富氧液空经过冷器过冷送入二塔的管路；将一塔顶部的纯液氮经过冷器过冷送入二塔上部的管路；可选择的，将一塔中部的污液氮经过冷器过冷送入二塔的管路；将二塔的污氮气抽出送入过冷器升温并经主换热器复热的管路；将纯液氧从主冷凝蒸发器抽出，经液氧泵增压后通过主换热器的管路；将纯氮气从下塔顶部抽出，并送至主换热器的管路。其中，还包括将部分复热的纯氮气从主换热器送入氮气膨胀机，并将膨胀后的纯氮气送回主换热器复热的管路；氮气膨胀机通过第一膨胀机增压机制动，主空气压缩机，空气增压机和第一膨胀机增压机依次串联，且经过主换热器，液体膨胀机后与下塔通过管路相连。
在本发明中，氮气产品仅从一塔的顶部抽取，这一氮气产品的压力一般为5～6bara的中压。如果客户需要更高压力的氮气，可以用增压机将经过复热的氮气进一步增压。如果客户需要更低压力的氮气，代替从位于低压塔顶部的纯氮塔抽取低压氮气的普遍作法，本发明采取了将中压的氮气膨胀后得到所需的低压氮气。进一步的，上述氮气膨胀机可以由压缩空气的膨胀机增压机制动。由此可见，本发明可以灵活地生产不同压力的氮气，且同时利用氮气膨胀的功减少生产增压空气的能耗。
在一塔的顶部抽取中压氮气后，相应地可作为二塔回流液的纯液氮的量将会减少。这将更大限度地利用二塔的精馏能力，也会减少所需二塔的直径，使对其的运输更加方便。
附图的简要说明
本公开中的附图仅作为对本发明的示意，供理解和解释本发明的精神，但不在任何方面对本发明加以限定。
图1是本发明的一个实施方案，其中，第一膨胀机增压机和第二膨胀机增压机之间采用串联的方式。
图2是本发明的又一个实施方案，其中，第一膨胀机增压机和第二膨胀机增压机之间采用并联的方式。
图3是本发明的一个对比方案，该方案不包括氮气膨胀机。
实现本发明的最佳方式
在本公开中，术语“空气料气”指主要包含氧和氮的混合物。
术语“纯氮气”覆盖了氮含量不低于99摩尔百分比的气态流体；术语“污氮气”覆盖了氮含量不低于95摩尔百分比的气态流体，并且“污氮气”中氮的含量小于“纯氮气”。
术语“富氧液空”指氧的摩尔百分比大于30的液态流体，术语“纯液氧”覆盖了氧的摩尔百分比大于99的液态流体，并且“纯液氧”中氧的含量高于“富氧液空”。
术语“纯液氮”指氮的摩尔百分比大于99的液态流体，术语“污液氮”指氮的摩尔百分比大于96的液态流体，并且“污液氮”中氮的含量小于“纯液氮”。
本公开的低温精馏是至少部分在温度为150K或低于150K下进行的精馏方法。此处的“塔”意指一蒸馏或分馏塔或区，其中液相和气相逆流接触以有效地分离流体混合物。本公开中的“一塔”的操作压力一般为5～6.5bara，高于“二塔”的一般操作压力1.1～1.5bara。二塔可以垂直地安装在一塔顶部或两个塔并排安装。“一塔”一般也被称为中压塔或下塔，“二塔”一般也被称为低压塔或上塔。主冷凝蒸发器一般位于“一塔”的顶部，它可以使一塔顶部产生的纯氮气经与二塔底部产生的纯液氧换热冷凝后在一塔的顶部得到纯液氮，同时将纯液氧部分蒸发。主冷凝蒸发器的种类包括管壳式，降膜式，浸浴式等，本发明中可采用浸浴式冷凝蒸发器。
本发明中的空气预冷***用来将主空气压缩机排出的高温空气(70-120℃)预冷到适合进入空气纯化***的温度(一般为10-25℃)。高温空气一般在空冷塔中与普通循环冷却水及低温的水(一般为5-20℃)接触换热从而达到冷却的目的。低温的水可以通过将普通循环冷却水与由空分设备产生的气体产品或副产品，比如污氮气接触换热或通过冷冻机来获得。
空气纯化***是指将空气中的灰尘、水蒸汽、CO2、碳氢化合物等去除的净化装置。在本发明中一般采用变压吸附的方式，其中的吸附剂可选择地为分子筛加氧化铝或仅用分子筛。
在主换热器中，经过压缩、预冷、纯化的空气料气和精馏产生的气体和/或液体产品进行非接触换热，并被冷却到接近或等于一塔的精馏温度，一般低于150K。常见的主换热器包括分体式或一体式等方式。主换热器根据适合的压力范围分为高压(＞20bara压力)和低压(＜20bara压力)换热器。本发明中可同时使用高压板式换热器和低压板式换热器或整体组合式换热器。
在本公开中，第一压力范围与一塔或中压塔的工作压力范围一致，一般为5-6bara，位于常压下的空气料气可以通过主空气压缩机压缩而达到此一压力范围。第二压力范围是将位于第一压力范围的空气料气经空气增压机增压后达到的压力范围，一般为40～60bara。第三压力范围是将位于第二压力范围的空气料气经第一膨胀机增压机和/或第二膨胀机增压机进一步增压所达到，一般为60～75bara。位于第二和第三压力范围的空气料气需能够在主换热器中与增压后的液氧换热并使之蒸发汽化，因此它的具体压力由需要汽化的液氧的压力所决定。
第一氮气产品压力指一塔或中压塔顶部抽取的纯氮气的压力，一般为4～5bara。根据客户需要，可将具有第一氮气产品压力的纯氮气经膨胀减压后获得第二氮气产品压力，一般为～1.1bara；也可将具有第一氮气产品压力的纯氮气经氮气增压机增压后获得第三氮气产品压力，一般大于7bara。第二及第三氮气产品压力都可根据客户的需要灵活确定。
拉赫曼原理指出，当利用上塔或低压塔生产纯氧时，低压塔精馏能力没有得到充分利用。在本发明中，采用了以下几种措施中的一种或几种来对这种情况进行改进，从而增加整个空分***的效率，减少能耗，甚至减少塔的体积。措施之一是将部分空气料气直接引入上塔，即低压塔，从而利用该塔多余的精馏能力；措施之二是将中压塔顶部产生的纯氮气作为氮气产品取出，相应的，经主冷凝器冷凝后得到的纯液氮的量会减少，即被输送入低压塔的回流液的量会减少。一方面，回流液减少会进一步利用低压塔的精馏能力，另一方面，回流液减少对低压塔的处理能力要求降低，低压塔的直径可相应减小，更便于运输。更进一步讲，相比于从低压塔的顶部抽取压力约为1～2bara的纯氮气作为氮气产品，从中压塔顶部取出的纯氮气压力一般为4～5bara。如果客户需要的氮气产品压力大于4～5bara，比如10bara，那么将中压塔抽取的纯氮气升压到10bara的能耗比将低压塔抽取的纯氮气升压到10bara的能耗大大减少。如果客户需要的氮气产品压力小于4～5bara，比如1bara，那么可将中压塔抽取的纯氮气膨胀到1bara，膨胀做功可被用于发电或轴联动的膨胀机增压机，从而降低整个空分***的能耗。
如图1所示，经过主空气压缩机21中被增压到6bara的空气经预冷***预冷和纯化***纯化后，其中的一部分101进入低压的主换热器1与精馏后得到的中压纯氮气123，部分的污氮气121进行间接换热，冷却至约为-170℃后送入一塔11的下部进行精馏。其中的另一部分102经过空气增压机22进一步增压至约52bara后被分成两股，其中的一股103经第一膨胀机增压机24增压后成为58bara的流股105，并被全部输送入第二膨胀机增压机26，进一步增压后为77bara的流股106；102中的另一股104被送入高压的主换热器2，部分冷却后从中部抽出，经空气膨胀机25减压为6bara后也送入一塔11的下部进行精馏。由于进入第二膨胀机压缩机26的流股105都来自第一膨胀机增压机24，二者形成串联。第一膨胀机增压机24和第二膨胀机增压机26分别与氮气膨胀机23及空气膨胀机25联动，并吸收所述膨胀机做的功。增压至77bara的流股106进入高压的主换热器2与加压至88bara后的纯液氧122以及部分的污液氮121间接换热，在冷凝至液体的同时使高压的纯液氧122蒸发汽化并作为高压氧气产品输出。冷凝后的空气料气经液体膨胀机28减压至6bara后被分离成气液两相，气态的流股107直接送入一塔11的下部，部分液态的流股108经过冷器3过冷后送入二塔13的中部。
引入一塔11的空气料气在一塔中经精馏生成塔底的富氧液空110和塔顶的纯氮气。通过在主冷凝蒸发器12中与二塔底部生成的液氧进行间接换热，部分纯氮气被冷凝为纯液氮。上述纯液氮的一部分作为一塔的回流液，可选择地一部分作为液氮产品送入储罐，而另一部分112经过冷后输入二塔13的上部作为回流液。同时经过冷输入二塔的还包括富氧液空110，及可选择地，一塔11中部抽取的污液氮111和部分的液态的空气料气108。上述流股经节流减压至1.3～1.4bara左右后被输送入二塔13，在其中参与精馏后，在二塔的上部可抽取压力约为1.3bara的污氮气121，在二塔的底部获得压力约为1.4bara的纯液氧122。当客户需要高压的氧气产品时，可通过液氧泵31将纯液氧升压到约88bara再在高压的主换热器2中被高压的空气料气106、104蒸发汽化从而得到高压氧气产品。如果客户同时需要中压的氧气产品，可在液氧泵后将部分的高压液氧节流减压后得到压力约为30bara的中压液氧，类似的，在高压的主换热器2中被高压的空气料气106、104蒸发汽化从而得到中压氧气产品。
在这个实施例中，唯一的氮气产品是从一塔11顶部抽取的压力约为5.5bara的中压纯氮气123。当客户同时需要低压和高压的氮气产品时，可以进行下列的操作。在低压的主换热器1中部，将经部分复热的中压纯氮气123中的一部分124抽取出来，通过氮气膨胀机23减压至所需的压力，称为第二氮气产品压力，随后输回主换热器中，经完全复热得到第二氮气产品。氮气膨胀机23通过第一膨胀机增压机24制动，从而将膨胀功转化成压缩空气料气需要的能量。中压纯氮气123中剩余的部分通过低压的主换热器1完全复热后，可作为第一氮气产品，在第一氮气产品压力输出，或经氮气增压机增压至客户需要的第三氮气产品压力，作为第三氮气产品输出。
图2所示的实施例与图1的主要区别在于第一膨胀机压缩机24和第二膨胀机压缩机26之间的连接关系，在图2中，二者为并联。具体来说，经过主空气压缩机21被增压到6bara的空气料气在经预冷***预冷和纯化***纯化后，其中的一部分101进入低压的主换热器1与精馏后得到的中压纯氮气123，部分的污氮气121进行间接换热，冷却至约为-170℃后送入一塔11的下部进行精馏。其中的另一部分102经过空气增压机22进一步增压至约52bara后被分成三股，其中的一股115经第一膨胀机增压机24增压后成为76bara的流股116；102中的另一股117被送入高压的主换热器2，部分冷却后从中部抽出，经空气膨胀机25减压为6bara后也送入一塔11的下部进行精馏；102中的第三股118被输入第二膨胀机增压机26后也被增压为76bara的流股119，其与116混合后进入高压的主换热器2，并与加压至88bara后的纯液氧122以及部分的污液氮121间接换热，在部分冷凝至液体的同时使高压的纯液氧122蒸发汽化并作为高压氧气产品输出。由于进入第一和第二膨胀机压缩机的流股都分别来自空气增压机22的增压端，二者形成并联。冷凝后的空气料气120经液体膨胀机28减压至6bara后可经过气液分离器分成两股，一股气态的流股107直接送入一塔11的下部，另一股液态的流股108经过冷器3过冷后送入二塔13的中部。第一膨胀机增压机24和第二膨胀机增压机26分别与氮气膨胀机23及空气膨胀机25联动，并吸收所述膨胀机做的功。
图2所示的实施例中的其它部分与图1所示的实施例相同。二者都是本发明实现的一种示例，但不对本发明的精神和范围进行任何限定。
以下的模拟计算比较了空分设备的运营成本。其中，图2所示的工艺流程作为按照本发明的实施例，图3所示的工艺流程作为对比例。与图2相比，图3在二塔的上部设置了纯氮塔14，并从纯氮塔的顶部直接提取压力约为1.3bara的低压纯氮气140。该低压纯氮气140经过冷器3和主换热器1复热后，作为第二氮气产品输出。在图3中，从一塔顶部仍然抽取压力约为5.5bara的中压纯氮气123，但是该流股的全部经主换热器1复热后作为第一氮气产品，或可选择地，其中的部分通过进一步增压后，作为第三氮气产品输出。相应的，图3的对比例中不具有氮气膨胀机23和与之相联动的第一膨胀机增压机24.。具体来说，经过主空气压缩机21被增压到6bara的空气料气在经预冷***301预冷和纯化***302纯化后，其中的一部分101进入低压的主换热器1与精馏后得到的中压纯氮气123，部分的污氮气121和低压纯氮气140进行间接换热，冷却至约为-170℃后送入一塔11的下部进行精馏。其中的另一部分102经过空气增压机22进一步增压至约51bara后被分成两股，其中的一股131被送入高压的主换热器2，部分冷却后从中部抽出，经空气膨胀机25减压为6bara的流股132后也送入一塔11的下部进行精馏；另一股133被第二膨胀机增压机26增压至76bara后进入高压的主换热器2，并与加压至88bara后的纯液氧122以及部分的污液氮121间接换热，在部分冷凝至液体的同时使高压的纯液氧122蒸发汽化并作为高压氧气产品输出。冷凝后的空气料气经液体膨胀机28减压至6bara后可经过气液分离器分成两股，一股气态的流股107直接送入一塔11的下部，另一股液态的流股108经过冷器3过冷后送入二塔13的中部。对比例中的其余部分与图2所示的实施例相同。
下表所列的模拟计算是运用ASPEN软件，针对氧气产量为100,000Nm3/h的空分***进行的。其中的主换热器为铝制板翅式，主空气压缩机(MAC)和空气增压机(BAC)都是高压蒸汽驱动的汽轮机。运营成本的计算是基于高压蒸汽的价格为100人民币/吨且按5年运营评估。
表1.运营成本的比较
Figure GWB0000003305010000101
Figure GWB0000003305010000111
由于额外多抽取了27000Nm3/h中压纯氮气的原因，按照本发明获得的O2回收率与对比例相比略有下降，但是此处的损失相比本发明所获得的能耗节省综合要小不少。上表中的“中压纯氮气提取量”是指从一塔顶部提取的中压纯氮气的流量，“低压纯氮气提取量”是指从纯氮塔顶部提取的低压纯氮气的流量，“中压纯氮气转换为低压纯氮气的流量”是指从主换热器的中部引出并输送入氮气膨胀机23的那部分中压纯氮气的流量。在本发明中，由于利用了氮气膨胀机做的功，通过空气增压机(BAC)产生最终大致相同的压力和流量的空气料气所需要做的功减少了，相应的消耗的高压蒸汽也减少了。按五年合计，能够节约约一千万的运营成本。

Claims (17)

1.一种深冷精馏空气以产生氮气和氧气的方法，包括：
(a)提供一个在较高压力下工作的一塔(11)和一个在较低压力下工作的二塔(13)，一塔和二塔通过主冷凝蒸发器(12)以热量交换的方式联通；
(b)提供至少一个空气预冷***，一个空气纯化***，一个主空气压缩机(21)，至少一个空气增压机(22)，至少一个主换热器(1，2)，和一个过冷器(3)；
(c)将经过主空气压缩机(21)增压至第一压力范围的空气料气进一步预冷和纯化后，将其中的一部分(101)在主换热器(1)中与精馏产生的气体产品换热后送入一塔(11)，将其中的另一部分(102)经空气增压机(22)和若干级膨胀机增压机(24，26)增压后，在主换热器(2)中与精馏产生的气体和液体产品换热后，经膨胀或节流后减压至第一压力范围后送入一塔(11)，或部分经过冷器(3)过冷后节流送入二塔(13)；
(d)将空气料气在一塔(11)中精馏，在一塔底部抽取富氧液空(110)，顶部抽取纯液氮(112)，可选择的在中部抽取污液氮(111)，经过冷器(3)过冷后送入二塔(13)作为回流液；
(e)在主冷凝蒸发器(12)中抽取纯液氧(122)，经液氧泵(31)增压后送入主换热器(2)，与经空气增压机(22)和若干级膨胀机增压机(24，26)增压后的空气料气换热并蒸发汽化作为产品输出；
(f)从二塔(13)抽取污氮气(121)，经过冷器(3)升温后，进入主换热器(1，2)进一步复热；
(g)从一塔(11)顶部抽取位于第一氮气产品压力的纯氮气(123)，并将其送入主换热器(1)复热；
其中，部分位于第一氮气产品压力的纯氮气(124)在主换热器中部分复热后，经氮气膨胀机(23)减压至第二氮气产品压力，再经过主换热器(1)进一步复热后，作为产品输出；并且，氮气膨胀机(23)通过第一膨胀机增压机(24)制动，该第一膨胀机增压机(24)将部分经过空气增压机(22)增压且达到第二压力范围的空气料气进一步增压至第三压力范围，位于第三压力范围的空气料气直接或可选择的进一步增压后进入主换热器(2)与精馏产生的气体和液体产品换热后，经液体膨胀机(28)减压至第一压力范围后送入一塔(11)，或部分减压后的液体经过冷器(3)过冷后节流送入二塔(13)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，主换热器包括高压板式换热器和低压板式换热器，或整体组合式换热器。
3.如权利要求2所述的方法，其中，经过空气增压机(22)增压且达到第二压力范围的部分空气料气在主换热器中部分冷却后经空气膨胀机(25)减压至第一压力范围后送入一塔。
4.如权利要求3所述的方法，其中，空气膨胀机(25)通过第二膨胀机增压机(26)制动，该第二膨胀机增压机(26)将经过空气增压机(22)增压且达到第二压力范围的空气料气进一步增压至第三压力范围，位于第三压力范围的空气料气进入主换热器(2)与精馏产生的气体和液体产品换热后，经液体膨胀机(28)减压至第一压力范围后送入一塔。
5.如权利要求4所述的方法，其中，经过空气增压机(22)增压且达到第二压力范围的空气料气被分成三部分，第一部分(115)经第一膨胀机增压机(24)增压至第三压力范围，第二部分(117)在主换热器中部分冷却后经空气膨胀机(25)减压至第一压力范围后送入一塔(11)，第三部分(118)经第二膨胀机增压机(26)增压至第三压力范围，将增压后的第一部分(116)和第三部分(119)空气料气汇合后送入主换热器(2)与精馏产生的气体和液体产品换热，再经液体膨胀机(28)减压至第一压力范围后送入一塔。
6.如权利要求3所述的方法，其中，空气膨胀机(25)通过第二膨胀机增压机(26)制动，该第二膨胀机增压机(26)将经过第一膨胀机增压机(24)增压的空气料气(105)进一步增压，并送入主换热器(2)与精馏产生的气体和液体产品换热后，经液体膨胀机(28)减压至第一压力范围后送入一塔(11)。
7.如权利要求6所述的方法，其中，全部经过第一膨胀机增压机(24)增压的空气料气(105)被送入第二膨胀机增压机(26)进一步增压。
8.如权利要求4-7中任一项所述的方法，其中，液体膨胀机(28)通过发电机制动。
9.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，部分经主换热器(1，2)冷却的位于第一压力范围的液态的空气料气(108)经过冷器(3)过冷后节流送入二塔(13)作为回流液。
10.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，在主冷凝蒸发器(12)中抽取的纯液氧(122)，部分经过冷器过冷后送入液氧储罐。
11.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，在主冷凝蒸发器(12)中抽取的纯液氧(122)，经液氧泵(31)增压后，部分经膨胀或节流减压后，送入主换热器(2)，与空气料气换热并蒸发汽化作为产品输出。
12.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，位于第一氮气产品压力的纯氮气(123)的一部分在主换热器中完全复热后，其中的一部分(125)作为第一氮气产品输出，另一部分(126)经氮气增压机(27)增压至第三氮气产品压力后，作为第三氮气产品输出。
13.一种深冷精馏空气以产生氮气和氧气的设备，包括：
(a)一个在较高压力下工作的一塔(11)和一个在较低压力下工作的二塔(13)，一塔和二塔通过主冷凝蒸发器(12)以热量交换的方式联通；
(b)至少一个主空气压缩机(21)，一个空气预冷***(301)，一个空气纯化***(302)，一个空气增压机(22)，第一膨胀机增压机(24)，至少一个主换热器(1，2)，一个氮气膨胀机(23)，至少一个液体膨胀机(28)，一个液氧泵(31)和一个过冷器(3)；
(c)将空气料气经主空气压缩机(21)，空气预冷***(301)，空气纯化***(302)和主换热器(1)送入一塔(11)的管路；
(d)将一塔(11)底部的富氧液空(110)经过冷器(3)过冷送入二塔(13)的管路；
(e)将一塔顶部的纯液氮(112)经过冷器(3)过冷送入二塔上部的管路；
(f)可选择的，将一塔中部的污液氮(111)经过冷器(3)过冷送入二塔的管路；
(g)将二塔的污氮气(121)抽出送入过冷器(3)升温并经主换热器(1，2)复热的管路；
(h)将纯液氧(122)从主冷凝蒸发器(12)抽出，经液氧泵(31)增压后通过主换热器(2)的管路；
(i)将纯氮气(123)从一塔顶部抽出，并送至主换热器(1)的管路；
其中，还包括将部分复热的纯氮气(124)从主换热器送入氮气膨胀机(23)，并将膨胀后的纯氮气(124)送回主换热器复热的管路；氮气膨胀机(23)通过第一膨胀机增压机(24)制动，主空气压缩机(21)，空气增压机(22)和第一膨胀机增压机(24)依次串联，且经过主换热器(2)，液体膨胀机(28)后与一塔(11)通过管路相连。
14.如权利要求13所述的设备，还包括将空气增压机(22)与主换热器(2)联通的管路，在主换热器(2)中部穿出并与空气膨胀机(25)、一塔(11)依次相连的管路。
15.如权利要求14所述的设备，其中，空气膨胀机(25)通过第二膨胀机增压机(26)制动，还包括将空气增压机(22)与第二膨胀机增压机(26)联通，然后依次连接主换热器(2)、液体膨胀机(28)、一塔(11)的管路。
16.如权利要求15所述的设备，其中，空气增压机(22)与第二膨胀机增压机(26)直接相连，或空气增压机(22)经过第一膨胀机增压机(24)后与第二膨胀机增压机(26)相连。
17.如权利要求13-16中任一项所述的设备，其中，主换热器包括高压板式换热器和低压板式换热器，或整体组合式换热器。
CN201780097181.6A 2017-11-29 2017-11-29 通过与氮气膨胀机联动制动的膨胀机增压机来产生增压空气的深冷精馏方法与设备 Active CN111406192B (zh)

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