專利名稱：：一種降低空氣分離綜合能耗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種空氣分離系統(tǒng)，尤其是一種降低空氣分離綜合能耗的方法。
背景技術(shù)：
：空分的原料來(lái)自空氣，具有取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)，空分的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在節(jié)能。傳統(tǒng)的思想觀念束縛了空分綜合能耗降低的考慮，如片面強(qiáng)調(diào)純度、提取率，而不是全局考慮能耗。隨著空分裝置的大型化和內(nèi)壓縮空分的發(fā)展，如何節(jié)能具有非常迫切的重要性。此外某些化工裝置對(duì)氮?dú)庵械臍宓暮恳筝^低，現(xiàn)有技術(shù)一般難以滿足要求，或即使?jié)M足要求，但加工空氣量增大。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能降低空氣分離綜合能耗的方法。為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明方法采用以下步驟(1)壓縮并凈化的空氣引入換熱器進(jìn)行低溫冷卻；(2)冷卻后的空氣送入下塔，在下塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，在下塔塔頂獲得氮?dú)猓?3)從下塔頂抽取一部分氮?dú)馑腿霌Q熱器復(fù)熱到常溫，作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品，其余氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液氮；(4)所述冷凝的液氮一部分過(guò)冷，過(guò)冷后的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，過(guò)冷后的另一部分液氮去上塔頂部精餾；另一部分冷凝的液氮作為回流液返回下塔；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；(5)從上塔上部引出的污氮?dú)庖约皬纳纤敳恳龅牡獨(dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。采用上述第一種工藝流程步驟的本發(fā)明方法，由于輸送到用戶管網(wǎng)的氮?dú)猱a(chǎn)品全部來(lái)自從下塔頂部抽取的壓力氮作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品，而不是全部或部分取自上塔低壓氮壓縮。本發(fā)明方法雖然會(huì)適當(dāng)降低氧的提取率，但節(jié)約的功耗價(jià)值更大。且隨著空分裝置的氬產(chǎn)品價(jià)值的降低和內(nèi)壓縮膨脹空氣進(jìn)下塔空分的發(fā)展，為本發(fā)明的市場(chǎng)開(kāi)拓提供了有利機(jī)遇。當(dāng)然本發(fā)明的上述步驟(3)、(4)也可以采用下述步驟步驟(3):從下塔頂出來(lái)的氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液氮；所述步驟(4):所述冷凝后的液氮一部分過(guò)冷，過(guò)冷后的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，過(guò)冷后的另一部分液氮被抽取去上塔頂部精餾；冷凝后的另一部分液氮作為回流液返回下塔；其余冷凝的液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾。上述第二種發(fā)明工藝流程，利用下塔產(chǎn)生的液氮內(nèi)壓縮的方法獲得較高壓力的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品，也能較好的降低空分能耗。作為上述第一種工藝流程與第二種工藝流程結(jié)合的第三種工藝流程，其步驟(3)從下塔頂抽取一部分氮?dú)馑腿霌Q熱器復(fù)熱到常溫，作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品，其余氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液氮；其步驟(4):所述冷凝后的液氮一部分過(guò)冷，過(guò)冷后的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，過(guò)冷后的另一部分液氮被抽取去上塔頂部精餾；冷凝后的另一部分液氮作為回流液返回下塔；冷凝的其余液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾。上述第三種工藝流程既采用從下塔頂部抽取壓力氣氮作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品，又同時(shí)采用下塔產(chǎn)生的液氮內(nèi)壓縮的方法獲得較高的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品，也不失為一種較好的降低空分能耗的方法。且當(dāng)?shù)獌?nèi)壓縮量控制在一定范圍內(nèi)時(shí)由于縮小了換熱器冷端溫差，節(jié)能更明顯。作為上述第一種工藝流程的再進(jìn)一步改進(jìn)的第四種工藝流程，所述步驟(4):所述冷凝的液氮其中一小部分作為產(chǎn)品液氮被引出，其余作為回流液返回下塔；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；從下塔上部抽取污液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送入上塔的頂部精餾；所述步驟(5):從上塔頂部引出的污氮?dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。采用這種方法，在直接從下塔頂部抽取壓力氣氮作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品的基礎(chǔ)上，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，進(jìn)一步提高上塔的精餾能力，可以更大幅度降低空分裝置能耗；并降低氮中的氬含量。作為上述第二種工藝流程的再進(jìn)一步改進(jìn)的第五種工藝流程，所述步驟(4):所述冷凝的液氮其中一小部分作為產(chǎn)品液氮被引出；一部分作為回流液返回下塔；其余的液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；從下塔上部抽取污液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送入上塔的頂部精餾；所述步驟(5):從上塔頂部引出的污氮?dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。本方法的效果同第四種工藝流程所述。但當(dāng)液氮內(nèi)壓縮獲得的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例很大接近1.5倍時(shí)，由于污液氮組分同污液空組分接近，與常規(guī)空分類似，氮中氬含量降低并不顯著。作為上述第三種工藝流程的進(jìn)一步改進(jìn)的第六種工藝流程，所述步驟(4):所述冷凝的液氮其中一小部分作為產(chǎn)品液氮被引出；一部分作為回流液返回下塔；其余的液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；從下塔上部抽取污液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送入上塔的頂部精餾；所述步驟(5):從上塔頂部引出的污氮?dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。本方法的效果同第四種工藝流程所述。在發(fā)明工藝流程中，第一種、第四種工藝流程中抽取的氮?dú)馑@得的壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的最高比例可達(dá)2倍，比例約為0.52倍較為經(jīng)濟(jì)，最佳比例約為0.81.8，可滿足大部分空分裝置需求。第二種、第五種工藝流程中液氮內(nèi)壓縮獲得的較高壓力的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例較佳約為0.25-1.25倍較為經(jīng)濟(jì)。第三種、第六種工藝流程中液氮內(nèi)壓縮獲得中壓氮?dú)猱a(chǎn)品的1.3倍和下塔抽取的氮?dú)馑@得的壓力氮?dú)猱a(chǎn)品流量總和與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例0.81.8倍，氮內(nèi)壓縮比例約0.75以下時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。上述比例關(guān)系數(shù)據(jù)為典型的3MPaG氧氮空分裝置；內(nèi)壓縮壓力提高，壓力氮或液氮內(nèi)壓縮取出量的能力降低，氮內(nèi)壓縮量增大，總壓力氮的取出量的能力下降。氬的分離功大于氧，氧的分離功大于氮，隨著空分液體尤其氬市場(chǎng)的飽和，空分液體、氬的平均價(jià)格急劇下滑，空分的消耗主要是能源，而能源價(jià)格卻快速上升，大部分空分裝置不再盲目追求氬產(chǎn)量或不需要?dú)?。本發(fā)明充分利用分離工程中量過(guò)大的高純品需要消耗額外的能量的原理進(jìn)行節(jié)能，可以大幅降低空分裝置的綜合能耗。所采用的小部分氮內(nèi)壓縮可以縮小換熱器的冷端溫差，減少不可逆損失，從而降低能耗。本發(fā)明將通過(guò)實(shí)施例并參照附圖的方式說(shuō)明，其中圖16是本發(fā)明方法實(shí)施例1-6的裝置示意圖。圖7是現(xiàn)有技術(shù)的典型空分裝置示意圖。具體實(shí)施例方式如圖7所示的現(xiàn)有技術(shù)的典型空分裝置簡(jiǎn)圖，采用氧內(nèi)壓縮、低壓氮外壓縮工藝，其主要工藝流程如下(1)壓縮并凈化的空氣GA經(jīng)101管線引入換熱器El進(jìn)行低溫冷卻；(2)冷卻后的空氣經(jīng)102管線送入下塔C1，在下塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，在下塔塔頂獲得氮?dú)猓?3)從下塔頂獲取的氮?dú)庠诶淠舭l(fā)器Kl中冷凝為液氮后分為兩束，一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2;過(guò)冷后的液氮又分為兩束，一束經(jīng)管線125進(jìn)入上塔C2頂部作為回流液精餾，另一束經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾。(4)在冷凝蒸發(fā)器K1的液氧出口抽出一部分液氧LO作為產(chǎn)品液氧被管線201-202引出，一部分經(jīng)管線204至氧泵OP加壓后，經(jīng)管線203進(jìn)入換熱器復(fù)熱后獲得的氧氣GO被管線205引出；(5)從下塔底部抽取的液空經(jīng)107管線以及從下塔下部抽取的污液空經(jīng)109管線分別進(jìn)入過(guò)冷器過(guò)冷后，經(jīng)108管線和110管線送入上塔精餾；(6)從上塔上部引出的污氮?dú)庖约皬纳纤敳恳龅牡獨(dú)夥謩e經(jīng)130管線和126管線經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，再分別經(jīng)131管線和127管線進(jìn)入換熱器復(fù)熱后得到的污氮?dú)釽N和低壓氮?dú)釪N經(jīng)132管線和128管線引出，引出的低壓氮?dú)獗坏獕嚎s機(jī)NC壓縮后經(jīng)129管線去用戶管網(wǎng)。本發(fā)明實(shí)施例1-6對(duì)應(yīng)的裝置分別見(jiàn)附圖l-6，其主要工藝流程步驟見(jiàn)下實(shí)施例1(1)壓縮并凈化的空氣GA經(jīng)101管線引入換熱器El進(jìn)行低溫冷卻；(2)冷卻后的空氣經(jīng)102管線送入下塔C1，在下塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，在下塔塔頂獲得氮?dú)猓?3)從下塔塔頂產(chǎn)生的氮?dú)夥譃閮墒渲幸皇獨(dú)饨?jīng)管線141送入換熱器El復(fù)熱到常溫，經(jīng)142管線作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品PN引出，氮?dú)猱a(chǎn)品可根據(jù)需要直接送入用戶氮?dú)夤芫W(wǎng)或經(jīng)增壓機(jī)NZ增壓到所需壓力后再送入用戶氮?dú)夤芫W(wǎng)；第二束氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器Kl被冷凝成液氮；壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例控制為0.5-2.0倍時(shí)能耗降低理想，較佳比例為0.8-1.8。如空分設(shè)備設(shè)計(jì)氧總摩爾流量為1萬(wàn)標(biāo)方，則控制抽取下塔的壓力氮所獲得壓力氮?dú)猱a(chǎn)品的摩爾流量為0.5-2.0萬(wàn)標(biāo)方，較佳為0.8-1.8萬(wàn)標(biāo)方。(4)冷凝后的液氮分為兩束，其中一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2;過(guò)冷后的液氮又分為兩束，一束經(jīng)管線125進(jìn)入上塔C2頂部作為回流液精餾，另一束經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾；(5)在冷凝蒸發(fā)器K1的液氧出口抽出一部分液氧LO作為產(chǎn)品液氧被管線201-202引出，一部分經(jīng)管線204至氧泵OP加壓后，經(jīng)管線203進(jìn)入換熱器復(fù)熱后獲得的氧氣GO被管線205引出；(6)從下塔底部抽取的液空經(jīng)107管線以及從下塔下部抽取的污液空經(jīng)109管線分別進(jìn)入過(guò)冷器過(guò)冷后，經(jīng)108管線和110管線送入上塔精餾；(7)從上塔上部引出的污氮?dú)庖约皬纳纤敳恳龅牡獨(dú)夥謩e經(jīng)130管線和126管線經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，再分別經(jīng)131管線和127管線進(jìn)入換熱器復(fù)熱后得到的污氮?dú)釽N和低壓氮?dú)釪N經(jīng)132管線和128管線引出。本發(fā)明通過(guò)抽出下塔塔頂?shù)膲毫Φ獨(dú)猥@得帶壓的產(chǎn)品，將空分裝置的能量進(jìn)行回收，從而節(jié)約能耗。實(shí)施例2本發(fā)明工藝流程與實(shí)施例1的區(qū)別是步驟(3)從下塔頂獲取的氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器Kl中冷凝為液氮；步驟(4)冷凝后的液氮分為三束，一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2，過(guò)冷后的液氮又分為兩束，一束經(jīng)管線125進(jìn)入上塔C2頂部作為回流液精餾，另一束經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾；冷凝后的第三束液氮經(jīng)150管線進(jìn)液氮泵NP內(nèi)壓縮后經(jīng)151管線送入換熱器復(fù)熱到常溫后，經(jīng)152管線作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品HN引出(比壓力氮?dú)猱a(chǎn)品PN壓力高)，液氮內(nèi)壓縮獲得的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.25-1.25倍較為經(jīng)濟(jì)。采用本工藝流程，和實(shí)施例1的區(qū)別是不直接從下塔頂部抽取壓力氮?dú)?，而是將下塔產(chǎn)生的壓力氮冷凝后的一部分液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后再送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品使用。氮內(nèi)壓縮取出量能力沒(méi)有壓力氮?dú)獯?，且若?nèi)壓縮壓力越高，內(nèi)壓縮氮取出能力要降低。但在實(shí)施例1中獲得壓力氮?dú)猱a(chǎn)品壓力受空分精餾系統(tǒng)制約，一般5.4bara基本上時(shí)固定的，需進(jìn)一步增壓達(dá)到更高壓力，滿足用戶需求，有時(shí)為了簡(jiǎn)便省去氮壓機(jī)，或所需氮壓力很高時(shí)(如4MPa以上)，或壓縮機(jī)不好匹配等情況下，采用實(shí)施例2較好。實(shí)施例3本發(fā)明工藝流程為實(shí)施例1與實(shí)施例2的結(jié)合，即其與實(shí)施例1的步驟不同之處在于步驟(3)從下塔塔頂C1產(chǎn)生的氮?dú)夥譃閮墒?，其中一束氮?dú)饨?jīng)141管線送入換熱器復(fù)熱到常溫，經(jīng)142管線作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品PN引出，再經(jīng)增壓機(jī)NZ增壓到所需壓力。第二束氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器K1被冷凝成液氮；步驟(4)冷凝后的液氮分為三束，一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2，過(guò)冷后的液氮又分為兩束，一束經(jīng)管線125進(jìn)入上塔C2頂部作為回流液精餾，另一束經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；冷凝后的第二束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾；冷凝后的第三束液氮經(jīng)150管線進(jìn)液氮泵內(nèi)壓縮后經(jīng)151管線送入換熱器復(fù)熱到常溫后，經(jīng)152管線作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品HN引出(比壓力氮?dú)猱a(chǎn)品壓力高)。上述驟(3)中抽取的氮?dú)馑@得的壓力氮?dú)猱a(chǎn)品和步驟(4)中液氮內(nèi)壓縮獲得的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品的1.3倍之總和與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.8-1.8倍為好，氮內(nèi)壓縮比例約O.75以下時(shí)節(jié)能更顯著。采用本方案可獲得兩種壓力等級(jí)氮?dú)猱a(chǎn)品，能耗仍保持較低。壓力氮取出總量比氮全部?jī)?nèi)壓縮要大。內(nèi)壓縮壓力提高，壓力氮或液氮內(nèi)壓縮取出量的能力降低，氮內(nèi)壓縮量增大，總壓力氮的取出量的能力下降。氮內(nèi)壓縮比例約0.75以下時(shí)節(jié)能更顯著。實(shí)施例4本發(fā)明工藝流程與實(shí)施例1的區(qū)別是步驟(4)冷凝后的液氮分為兩束，其中一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2，經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；另一束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾；步驟(7)從下塔上部抽取污液氮經(jīng)117管線進(jìn)過(guò)冷器過(guò)冷，再經(jīng)118管線送入上塔的頂部精餾；步驟(8)從上塔上部引出的污氮?dú)饨?jīng)130管線進(jìn)入過(guò)冷器過(guò)冷，再經(jīng)131管線進(jìn)入換熱器復(fù)熱后得到的污氮?dú)釽N經(jīng)132管線引出。采用本工藝流程，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即其與實(shí)施例1的區(qū)別為抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，可以進(jìn)一步提高上塔的精餾能力，更大幅度降低空分裝置能耗，并降低氮中的氬含量。表2為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量不同控制比例(N2/0)對(duì)系統(tǒng)和節(jié)能的影響。表2中具體控制比例見(jiàn)表2-l:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2-1從表2數(shù)據(jù)可以看出壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例約為0.52倍較為經(jīng)濟(jì)，最佳比例約為0.81.8.實(shí)施例5本發(fā)明工藝流程與實(shí)施例2的區(qū)別是步驟(4):所述冷凝的液氮分為三束，一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2，經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；一束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾；第三束液氮經(jīng)150管線進(jìn)液氮泵NP內(nèi)壓縮后經(jīng)151管線送入換熱器復(fù)熱到常溫后，經(jīng)152管線作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品HN引出，液氮內(nèi)壓縮獲得的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.25-1.25倍為好。步驟(7)從下塔上部抽取污液氮經(jīng)117管線進(jìn)過(guò)冷器過(guò)冷，再經(jīng)118管線送入上塔的頂部精餾；步驟(8)從上塔上部引出的污氮?dú)饨?jīng)130管線進(jìn)入過(guò)冷器過(guò)冷，再經(jīng)131管線進(jìn)入換熱器復(fù)熱后得到的污氮?dú)釽N經(jīng)132管線引出。采用本工藝流程，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即其與實(shí)施例2的區(qū)別為抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，可以進(jìn)一步提高上塔的精餾能力，更大幅度降低空分裝置能耗，并降低氮中的氬含量。表4為氮內(nèi)壓縮獲得中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與氧總摩爾流量的某一個(gè)控制比例(N1/0)的實(shí)施效果。表4中各實(shí)施方案具體控制比例見(jiàn)表4-l:比例^^^^實(shí)施例5-1實(shí)施例5-2實(shí)施例5-3實(shí)施例5-4實(shí)施例5-5實(shí)施例5-6N1/01.51.2510.750.50.25表4-1實(shí)施例6本發(fā)明工藝流程與實(shí)施例3的區(qū)別是步驟(4)冷凝的液氮分為三束，一束液氮經(jīng)121-123管線進(jìn)入過(guò)冷器E2，經(jīng)管線124作為產(chǎn)品液氮LN引出；一束液氮經(jīng)121-122管線進(jìn)入下塔作為回流液繼續(xù)精餾；第三束液氮經(jīng)150管線進(jìn)液氮泵NP內(nèi)壓縮后經(jīng)151管線送入換熱器復(fù)熱到常溫后，經(jīng)152管線作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品HN引出，中壓氮?dú)獾?.3倍和壓力氮?dú)獾目偤团c空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.5-2倍，較佳為0.8-1.8倍；步驟(7)從下塔上部抽取污液氮經(jīng)117管線進(jìn)過(guò)冷器過(guò)冷，再經(jīng)118管線送入上塔的頂部精餾；步驟(8)從上塔上部引出的污氮?dú)饨?jīng)130管線進(jìn)入過(guò)冷器過(guò)冷，再經(jīng)131管線進(jìn)入換熱器復(fù)熱后得到的污氮?dú)釽N經(jīng)132管線引出。采用本工藝流程，上塔塔頂回流液不采用液氮而取自污液氮。即其與實(shí)施例3的區(qū)別為抽取下塔的污液氮取代抽取純液氮去上塔精餾，可以進(jìn)一步提高上塔的精餾能力，更大幅度降低空分裝置能耗，并降低氮中的氬含量。表3為分別由下塔抽取的壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與氧總摩爾流量的某一個(gè)控制比例(N2/0)和氮內(nèi)壓縮獲得中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與氧總摩爾流量的某一個(gè)控制比例(N1/0)的實(shí)施效果。表3中具體控制比例見(jiàn)表3-l:9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表3-1從表3中數(shù)據(jù)可以看出壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與中壓氮?dú)猱a(chǎn)品的1.3倍之總和與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例約為0.81.8倍，氮內(nèi)壓縮比例約0.75以下時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。本發(fā)明通過(guò)從下塔塔頂最大限度的抽出壓力氮(氣氮或液氮內(nèi)壓縮)，獲得帶壓的產(chǎn)品，充分利用空分上下塔的精餾潛力，將空分裝置的潛力充分利用回收。抽取污液氮，增大了上塔上段回流比，提高了上塔的分離能力，并降低氮中的氬含量。不僅降低空分能耗，且整個(gè)流程組織優(yōu)化。從下表l-表4主要列舉數(shù)據(jù)可知，采用本發(fā)明可以大幅度降低空分裝置能耗。表中實(shí)施例為典型的壓力等級(jí)的空分裝置，氬精餾不再表述。污液氮工藝流程空壓機(jī)能耗降低1.73%，且同時(shí)氮產(chǎn)品中的氬含量顯著降低；與常規(guī)工藝相比節(jié)能顯著。實(shí)施例4-3、6-l、6-2的節(jié)能顯著低，尤其實(shí)施例6-l、6-2，少量的氮內(nèi)壓縮，抽出大量壓力氮?dú)?，綜合能耗最低。從設(shè)備成本來(lái)說(shuō)，雖然下塔精餾及其前續(xù)系統(tǒng)的投資增加一些，但由于上塔的體積以及主冷的換熱面積減小，相較上塔及主冷的投資減少，整個(gè)空分裝置的成本較現(xiàn)有流程降低，且能耗降低可達(dá)7%，空分分離綜合能耗可降低11%;污液氮工藝流程空壓機(jī)能耗降低1.73%;增加了壓力氮抽取能力；此外抽取壓力氮，氬的產(chǎn)量會(huì)有明顯下降，但目前隨著更多大型空分的相繼投產(chǎn)，氬及液氧液氮產(chǎn)品的高價(jià)值時(shí)代已過(guò)去，僅當(dāng)生產(chǎn)純氬且氬的年出廠價(jià)格達(dá)到2000元/噸以上時(shí)，采用常規(guī)流程才有優(yōu)勢(shì)，若不考慮氬的額外附加價(jià)值，一套四萬(wàn)空分采用本發(fā)明實(shí)施例6-1，實(shí)施例6-2可節(jié)約電費(fèi)1100萬(wàn)元/年，其經(jīng)濟(jì)潛力很大。因此本發(fā)明尤其適宜化工等對(duì)氬產(chǎn)量不盲目追求的新建企業(yè)；也可以對(duì)現(xiàn)有的空分裝置進(jìn)行節(jié)能改造。特別是采用污液氮工藝流程，只要氮內(nèi)壓縮量或抽取壓力氮量不太大，氮中的氬含量約為常規(guī)流程的1/131/3，可以顯著提高氮?dú)猱a(chǎn)品的品質(zhì)，降低其中的氬含量，減少后續(xù)化工合成氣的壓縮功耗和惰性氣體的排放(如合成氨工業(yè)因?yàn)榇罅繗宓拇嬖谛枧欧糯罅渴┓艢?，提高經(jīng)濟(jì)效益。尤其適宜于對(duì)氮產(chǎn)品中氬要求含量低的化工等行業(yè)。。表1中列舉的是實(shí)施例1-6中抽取壓力氮?dú)猥@得壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與氧總摩爾流量的某一個(gè)控制比例(N2/0)和或氮內(nèi)壓縮獲得中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與氧總摩爾流量的某一個(gè)控制比例(N1/0)的對(duì)比實(shí)施效果。表1中具體控制比例見(jiàn)下表1-1:<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表1-1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表4本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書中披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。本說(shuō)明書中公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說(shuō)明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。權(quán)利要求一種降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)壓縮并凈化的空氣引入換熱器進(jìn)行低溫冷卻；(2)冷卻后的空氣送入下塔，在下塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，在下塔塔頂獲得氮?dú)猓?3)從下塔頂抽取一部分氮?dú)馑腿霌Q熱器復(fù)熱到常溫，作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品，其余氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液氮；(4)所述冷凝的液氮一部分過(guò)冷，過(guò)冷后的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，過(guò)冷后的另一部分液氮去上塔頂部精餾；另一部分冷凝的液氮作為回流液返回下塔；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；(5)從上塔上部引出的污氮?dú)庖约皬纳纤敳恳龅牡獨(dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。2.如權(quán)利要求1所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(3):從下塔頂出來(lái)的氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液氮；所述步驟(4):所述冷凝后的液氮一部分過(guò)冷，過(guò)冷后的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，過(guò)冷后的另一部分液氮被抽取去上塔頂部精餾；冷凝后的另一部分液氮作為回流液返回下塔；其余冷凝的液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾。3.如權(quán)利要求1所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(4):所述冷凝后的液氮一部分過(guò)冷，過(guò)冷后的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，過(guò)冷后的另一部分液氮被抽取去上塔頂部精餾；冷凝后的另一部分液氮作為回流液返回下塔；冷凝的其余液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾。4.如權(quán)利要求1所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(4):所述冷凝的液氮一部分過(guò)冷后作為產(chǎn)品液氮被引出，另一部分冷凝的液氮作為回流液返回下塔；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；從下塔上部抽取污液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送入上塔的頂部精餾；所述步驟(5):從上塔頂部引出的污氮?dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。5.如權(quán)利要求2所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(4):所述冷凝的液氮一部分過(guò)冷后作為產(chǎn)品液氮被引出，一部分冷凝液氮作為回流液返回下塔，其余的冷凝液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；從下塔上部抽取污液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送入上塔的頂部精餾；所述步驟(5):從上塔頂部引出的污氮?dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。6.如權(quán)利要求3所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(4):所述冷凝的液氮一部分過(guò)冷后作為產(chǎn)品液氮被引出，一部分冷凝液氮作為回流液返回下塔，其余的冷凝液氮經(jīng)內(nèi)壓縮后送入換熱器復(fù)熱到常溫，作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品；從下塔底部和下部分別抽取的液空和污液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后分別送入上塔精餾；從下塔上部抽取污液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后送入上塔的頂部精餾；所述步驟(5):從上塔頂部引出的污氮?dú)?，?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，并經(jīng)換熱器復(fù)熱后引出。7.如權(quán)利要求1或4所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(3)中抽取的氮?dú)馑@得的壓力氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.52倍。8.如權(quán)利要求7所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述比例為0.8-1.8倍。9.如權(quán)利要求2或5所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(4)中液氮內(nèi)壓縮獲得的中壓氮?dú)猱a(chǎn)品與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.251.25倍。10.如權(quán)利要求3或6所述的降低空氣分離綜合能耗的方法，其特征在于，所述步驟(3)中抽取的氮?dú)馑@得的壓力氮?dú)猱a(chǎn)品和步驟(4)中液氮內(nèi)壓縮獲得中壓氮?dú)猱a(chǎn)品的1.3倍總和與空氣分離時(shí)所獲得的氧總摩爾流量的比例為0.81.8倍。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種顯著降低空氣分離綜合能耗的方法，在下塔塔頂抽取大量氮?dú)馑腿霌Q熱器復(fù)熱，作為壓力氮?dú)猱a(chǎn)品，其余氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器被冷凝成液氮；冷凝的液氮一部分作為產(chǎn)品液氮被引出，或抽出大量液氮內(nèi)壓縮復(fù)熱作為中壓氮?dú)猱a(chǎn)品。由于氮?dú)猱a(chǎn)品全部來(lái)自從下塔頂部抽取的壓力氮或液氮內(nèi)壓縮，且取出總量很大，而不是取自上塔低壓氮壓縮，充分抽取壓力氮，充分利用空分上下塔的精餾潛力，可降低空分能耗。特別是上塔塔頂回流液取自下塔上部的污液氮，可進(jìn)一步提高上塔的精餾能力，降低空分裝置能耗和氮產(chǎn)品中的氬含量。采用本工藝流程，具有流程組織優(yōu)化，設(shè)備投入成本低，能耗降低顯著的特點(diǎn)。文檔編號(hào)F25J3/04GK101738059SQ200910263529公開(kāi)日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年12月22日優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日發(fā)明者李傳明,黃震宇申請(qǐng)人:四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司