一種利用液氮制取液氧的空分方法技術

本發明專利技術涉及一種利用液氮制取液氧的空分方法，包括如下步驟：S1、將在液氮貯罐內儲存的液氮經液氮輸送管送入精餾塔的上塔為上塔提供冷量，精餾塔內的液氧氣化后產生的氧氣吸收冷量又被冷凝成液氧；S2、將S1冷凝后的液氧抽送入純化組件的高氧塔一內，在高氧塔一內精餾冷凝產生的氣氧被抽送入高氧塔二內繼續精餾，得到高純液氧；S3、將S2產生的高純液氧經液氧輸送管抽送至液氧貯罐內，完成液氧的制取；本發明專利技術提供的空分方法，由液氮為精餾塔提供冷量，通過純化組件除去組分雜質，最終獲得高純度的液氧。

【技術實現步驟摘要】
一種利用液氮制取液氧的空分方法
本專利技術屬于空分
，具體涉及一種利用液氮制取液氧的空分方法。
技術介紹
空氣分離，簡稱空分，是指用低溫冷凍原理從空氣中分離出其組分（氧、氮和氬、氦等稀有氣體）的過程，一般先將空氣壓縮，并冷至很低溫度，或用膨脹方法使空氣液化，再在精餾塔中進行分離。例如當液態空氣沸騰時，比較容易揮發的氮（沸點-196℃)先氣化，氧則后氣化（沸點-183℃)。空分設備的工作原理是根據空氣中各種氣體的沸點不同，經加壓、預冷、純化并利用大部分由透平膨脹劑提供的冷量使之液化再進行精餾從而獲得所需的氧/氮產品。空氣制氧系統包括空壓機系統、預冷系統、分子篩純化系統、增壓膨脹劑系統、分餾塔系統、氧/氮壓機系統和調壓站系統。目前市場上的用來分離氮、氧的空氣設備，主要由精餾塔系統組成，在精餾塔的下塔中，上升氣體與下流液體充分接觸，傳熱傳質后，在頂部得到純氮氣，純氮進入下塔頂部的主冷凝蒸發器與液氧熱量交換被冷凝，一部分液氮作為下塔的回流液下流，還有一部分液氮經換熱器過冷，節流后進入上塔參與精餾；下塔的液空經換熱器進入上塔參與精餾；經過在上塔內的再次精餾，在上塔的頂部產生氮氣并在下塔的底部產生液氧；上塔產生的氮氣和污氮流經換熱器。該液氧通過主冷凝蒸發器與下塔的氮氣進行熱量交換，液氧蒸發后形成在上塔的底部產生氧氣。也就是說采用這種結構的空分裝置主要產品為氮氣、氧氣，無法滿足生產大量液態氧的需求，且對純度較高的液氧的提取率一般在20-25%，提取的液氮氧中含有較多的雜質。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決
技術介紹
中所提出的問題，而提供一種利用液氮制取液氧的空分方法，由液氮為精餾塔提供冷量，通過純化組件除去組分雜質，最終獲得高純度的液氧。本專利技術的目的是這樣實現的：一種利用液氮制取液氧的空分方法，包括如下步驟：S1、將在液氮貯罐內儲存的液氮經液氮輸送管送入精餾塔的上塔為上塔提供冷量，精餾塔內的液氧氣化后產生的氧氣吸收冷量又被冷凝成液氧；S2、將S1冷凝后的液氧抽送入純化組件的高氧塔一內，在高氧塔一內精餾冷凝產生的氣氧被抽送入高氧塔二內繼續精餾，得到高純液氧；S3、將S2產生的高純液氧經液氧輸送管抽送至液氧貯罐內，完成液氧的制取。優選的，所述純化組件包括高氧塔一和高氧塔二，所述高氧塔一和高氧塔二內所需冷源均由精餾塔內的液氮提供，所述高氧塔一和高氧塔二內所需熱源均由精餾塔的氮氣提供，所述精餾塔內的液氧依次通過高氧塔一和高氧塔二除去組分雜質后，獲得高純液氮。優選的，所述高氧塔二通過液氧輸送管連接至液氧貯罐，所述液氧輸送管將蒸發器二內的高純液氧抽出后獲得液氧。優選的，所述高氧塔一包括塔體一、設于塔體一上端的冷凝器一和設于塔體一下端的蒸發器一。優選的，所述高氧塔二包括塔體二、設于塔體二上端的冷凝器二和設于塔體二下端的蒸發器二。優選的，所述高氧塔一的冷凝器一和高氧塔二的冷凝器二所需的冷源均由精餾塔的冷凝蒸發器的冷凝側內的液氮經液氮管路提供，所述高氧塔一的蒸發器一和高氧塔二的蒸發器二所需的熱源由精餾塔的冷凝蒸發器的蒸發側內的氮氣經氮氣管路提供。優選的，所述精餾塔的冷凝蒸發器內產生的液氧經液氧管路輸送入高氧塔一，所述的冷凝器一內的冷量被液氧管路輸送入的液氧氣化后產生的氧氣吸收，使得氧氣又被冷凝成液氧輸送入高氧塔二，所述的液氧在高氧塔二內純化為高純液氧后經蒸發器二的蒸發側的液氮輸送管抽送至液氮貯罐內。優選的，所述高氧塔一的蒸發器一的蒸發側產生的液氮送入液氮管路，所述氮氣管路內的氮氣進入蒸發器一和蒸發器二提供熱源。優選的，所述高氧塔一內的液氣比為0.5-0.7，所述高氧塔二內的液氣比為1.3-1.4。優選的，所述高氧塔一和高氧塔二的結構相同，所述高氧塔一包括設于塔體底部的提餾段和設于塔體上部的精餾段，所述冷凝器一設于靠近提餾段的一側，所述蒸發器設于靠近精餾段的一側。優選的，將精餾塔和純化組件作為一個精餾系統，氣液相物流在精餾系統的熱、質交換，最終使各組分沿精餾系統的高度形成氣、液相濃度分布發生變化，在穩定工況下的單位時間內，流入精餾塔和流出精餾塔的物質的數量和能量是相等的，則有精餾系統內物料之間滿足：VK=VO2+VCN；精餾系統內各組分之間滿足：VKyk=VO2yO+VCNyCN；精餾系統內的能量滿足：VKhk+VKQB=VO2hO+VCNhCN；其中VK(m3/h)是精餾系統內處理的空氣總量，yk是空氣中氧氣的純度，hk是空氣的熱焓，VO2(m3/h)是氧氣產品的產量，yO是氧氣產品的純度，hO是氧氣產品的熱焓，VCN(m3/h)是氮氣產品的產量，yCN是氮氣產品的純度，hCN是氮氣產品的熱焓，QB是外界傳入精餾系統的熱量。優選的，經所述的精餾系統提取出的氧的提取率W滿足：W=VO2·yO/VK·yk；優選的，氧氣產量VO2滿足：VO2=[(yk-yCN)/(yO-yCN)]·VK。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：1、本專利技術提供的一種利用液氮制取液氧的空分方法，將儲存的液氮經液氮輸送管送入精餾塔的上塔為上塔提供冷量，精餾塔內的液氧氣化后產生的氧氣吸收冷量又被冷凝成液氧，液氧經純化組件繼續精餾后，除去其中的氮、氬、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、烴類、氪、氙和水分等雜質，形成純度較高的液氧產品后儲存在液氧儲罐中。2、本專利技術提供的一種利用液氮制取液氧的空分方法，通過高氧塔一精餾除去大部分高沸點組分雜質，然后從高氧塔一中部抽取氣氧送入高氧塔二繼續精餾，并除去高、低沸點組分雜質，最終獲得高純氧產品。附圖說明圖1是本專利技術一種利用液氮制取液氧的空分方法結構示意圖。圖2是本專利技術一種利用液氮制取液氧的空分方法的高氧塔一示意圖。圖3是本專利技術一種利用液氮制取液氧的空分方法的高氧塔二示意圖。圖4是本專利技術一種利用液氮制取液氧的空分方法的高氧塔一原理圖。圖中：1、液氮貯罐；2、液氮輸送管；3、精餾塔；4、冷凝蒸發器；5、液氮管路；6、液氧管路；7、氮氣管路；8、高氧塔一；81、塔體一；811、提餾段；812、精餾段；82、冷凝器一；83、蒸發器一；9、高氧塔二；91、塔體二；92、冷凝器二；93、蒸發器二；10、液氧輸送管；11、液氧貯罐。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部實施例，基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例1一種利用液氮制取液氧的空分方法，包括如下步驟：S1、將在液氮貯罐1內儲存的液氮經液氮輸送管2送入精餾塔3的上塔為上塔提供冷量，精餾塔3內的液氧氣化后產生的氧氣吸收冷量又被冷凝成液氧；S2、將S1冷凝后的液氧抽送入純化組件的高氧塔一8內，在高氧塔一8內精餾冷凝產生的氣氧被抽送入高氧塔二9本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：包括如下步驟：/nS1、將在液氮貯罐（1）內儲存的液氮經液氮輸送管（2）送入精餾塔（3）的上塔為上塔提供冷量，精餾塔（3）內的液氧氣化后產生的氧氣吸收冷量又被冷凝成液氧；/nS2、將S1冷凝后的液氧抽送入純化組件的高氧塔一（8）內，在高氧塔一（8）內精餾冷凝產生的氣氧被抽送入高氧塔二（9）內繼續精餾，得到高純液氧；/nS3、將S2產生的高純液氧經液氧輸送管（10）抽送至液氧貯罐（11）內，完成液氧的制取。/n

【技術特征摘要】
1.一種利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：包括如下步驟：
S1、將在液氮貯罐（1）內儲存的液氮經液氮輸送管（2）送入精餾塔（3）的上塔為上塔提供冷量，精餾塔（3）內的液氧氣化后產生的氧氣吸收冷量又被冷凝成液氧；
S2、將S1冷凝后的液氧抽送入純化組件的高氧塔一（8）內，在高氧塔一（8）內精餾冷凝產生的氣氧被抽送入高氧塔二（9）內繼續精餾，得到高純液氧；
S3、將S2產生的高純液氧經液氧輸送管（10）抽送至液氧貯罐（11）內，完成液氧的制取。


2.根據權利要求1所述的一種利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：S2中的所述的純化組件包括高氧塔一（8）和高氧塔二（9），所述高氧塔一（8）和高氧塔二（9）內所需冷源均由精餾塔（3）內的液氮提供，所述高氧塔一（8）和高氧塔二（9）內所需熱源均由精餾塔（3）的氮氣提供，所述精餾塔（3）內的液氧依次通過高氧塔一（8）和高氧塔二（9）除去組分雜質后，獲得高純液氮。


3.根據權利要求1所述的一種利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：S3中，所述高氧塔二（9）通過液氧輸送管（10）連接至液氧貯罐（11），所述液氧輸送管（10）將高氧塔二（9）內的高純液氧抽出后獲得液氧。


4.根據權利要求2所述的一種利用液氮制取液氧的空分方法，其特征在于：所述高氧塔一（8）包括塔體一（81）、設于塔體一（81）上端的冷凝器一（82）和設于塔體一（81）下端的蒸發器一（83）。


5.根據權利要求4所述的一種利用液氮制取液氧的空分方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧紅太，阮艷麗，范紀濤，
申請(專利權)人：開封迪爾空分實業有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41