專利名稱：空氣蒸餾生產(chǎn)高壓氧的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣蒸餾生產(chǎn)高壓氧，更具體地講，涉及空氣蒸餾生產(chǎn)高壓氧的方法，其中用包括用循環(huán)壓縮機進行氮氣壓縮步驟的氮氣制冷循環(huán)制冷。
本發(fā)明目的是提出高壓氧氣生產(chǎn)方法，其投資小，能耗低并且氧氣產(chǎn)量高。
因此本發(fā)明目的是提出上述方法，其特征在于從蒸餾裝置中取出液態(tài)氧，用泵將其加壓達到高壓并通過與循環(huán)壓縮機壓縮至氧加熱壓力下的氮換熱而加熱該高壓氧。
該方法其它特征如下用循環(huán)壓縮機壓縮氮氣，一方面壓至循環(huán)高壓，另一方面壓至不同于該循環(huán)高壓的氧加熱高壓;
還用循環(huán)壓縮機生產(chǎn)高壓氮氣，其壓力至多等于氧加熱壓力;
在空氣蒸餾在包括中壓塔和低壓塔的雙蒸餾塔中進行時，則在與高壓氧換熱后，必要時再于中間壓力下膨脹后的氮氣通過與中壓塔中取出的氮氣換熱而冷卻，之后再將壓力降至中壓，生成的液氮再送到中壓塔。
本發(fā)明另一目的是提出實施該方法的設(shè)備，其中包括裝有轉(zhuǎn)板型換熱管和帶循環(huán)壓縮機的氮氣制冷循環(huán)的空氣蒸餾裝置，其特征在于其中包括宜于將從蒸餾裝置取出的液氧加壓達到高壓的泵和將該高壓氧與由循環(huán)壓縮機加壓至氧加熱壓力的氮氣進行換熱的換熱裝置。
該裝置其它特征如下循環(huán)壓縮機帶有將氮氣壓縮到不同于制冷高壓的氧加熱高壓的特殊段;
循環(huán)壓縮機帶有將氮氣壓縮到不同于制冷高壓的氧加熱高壓的特殊段;
循環(huán)壓縮機帶有與高壓氮氣生產(chǎn)管相連的出口，氮氣壓力至多等于氧加熱壓力;
換熱裝置包括不同于換熱管的余熱換熱器;
在空氣蒸餾裝置為包括中壓塔和低壓塔的雙蒸餾塔時，則該設(shè)備包括轉(zhuǎn)板型逆流循環(huán)換熱器，其中包括與循環(huán)高壓氮氣冷卻通道和該通道延長部分中的中間壓力氮氣冷卻通道進行換熱的中壓氮氣加熱通道，這些冷卻通道的入口經(jīng)必要時裝有膨脹閥的管道與換熱裝置中氮氣通道的出口相連，并且其出口經(jīng)裝有膨脹閥的管道與中壓塔相連;
循環(huán)換熱器不同于換熱管和換熱裝置。
下面參照附圖
詳述本發(fā)明，唯一的圖為本發(fā)明生產(chǎn)高壓氧氣的設(shè)備示意圖。
以下涉及的壓力為絕對壓力。
圖中所示設(shè)備為在生產(chǎn)例如超臨界高壓約85巴的氧氣。該高壓超過轉(zhuǎn)板型換熱器一般可能承受的壓力，即高于約50巴。
該設(shè)備基本上包括空氣蒸餾裝置1，逆流換熱管2，液氧泵3，余熱換熱器4和氮氣制冷循環(huán)5，其中帶有循環(huán)壓縮機6，過壓器7，其中連有膨脹渦輪8，循環(huán)換熱器9和相分離器10。
蒸餾裝置1為雙“尖”塔型的，即其中包括中壓蒸餾塔11，其壓力約6.8巴，和低壓蒸餾塔12，其壓力約1.8巴，并且其上段13直徑縮小，構(gòu)成生產(chǎn)低壓氮氣的“尖塔”，以及蒸發(fā)一冷凝器14，可使塔11頂?shù)牡獨夂退?2底的液氧進行換熱。
余熱換熱器4為逆流換熱器，可為帶有加熱高壓氧所需高壓流體通道的各種類型，例如可為管束類型的，而循環(huán)換熱器9可為宜于維持不那么高，但也高于雙塔中中壓的壓力的轉(zhuǎn)板類型。
待蒸餾空氣由該設(shè)備中空氣壓縮機加熱到6.8巴且一般已凈化，然后冷卻到其在換熱管2中露點左右并引入塔11底部。從該塔底部取出的“富液”(富含氧的空氣)在膨脹閥15中膨脹后送入塔12的中部。在塔11中部取出的“貧底液”(不純氮)在膨脹閥16中膨脹后送入尖塔16底部。在塔11頂取出的“貧頂液”(大致純氮)在膨脹閥17中膨脹后送入尖塔13的尖頂。
裝置11產(chǎn)出四種流體(a)在塔12底部為液氧，在由泵3壓縮至要求高壓，如85巴后送到換熱器4的加熱通道18的入口或冷卻后送入。若該換熱器為管束類型的，則氧送入管中。在換熱器4的出口，加熱后的高壓氧送到應(yīng)用管19。
(b)在尖塔13頂部為低壓氮氣，在換熱管2中加熱后送到循環(huán)壓縮機6的低壓吸入側(cè)20。
(c)在塔11頂部為中壓氮氣，其第一部分在換熱管2中加熱后經(jīng)管21送到壓縮機6的中壓吸入側(cè)22，另一部分的中壓氮氣在循環(huán)換熱器9的通道23中加熱后送到管道21中。
(d)在尖塔13底部為剩余氣W(不純氮氣)，在換熱管2中加熱后經(jīng)管24從設(shè)備中抽出。
壓縮機6提供兩種氮氣流
(a)通過中間出口25提供制冷循環(huán)的高壓氮氣流，約26巴，該氮氣由過壓器7過壓至35巴后在換熱器9的通道26中冷卻，再從該換熱器長度中部取出并在渦輪8中中壓下膨脹后送入相分離器10。
(b)通過最終出口27提供加熱壓力約70巴的氧的超臨界高壓氮氣流，該氮氣在余熱換熱器4中冷卻(其中若用管束換熱器，則通過該換熱器護柵)，必要時在膨脹閥(28)中，降至中間壓力，還可降至超臨界壓力，如約50巴，在冷卻通道26的延長部分29中冷卻，并在膨脹閥30中降至中壓后以雙相狀態(tài)送入分離器10中。
從分離器10中出來的蒸氣與上述從塔11中出來后并入該氮氣的第二部分中壓氮氣一起在換熱器9的通道23中加熱后送入管道21中。在分離器中收集的液體經(jīng)管道31送到塔11的頂部。
該設(shè)備必要時可產(chǎn)出多種其它流體從管道21經(jīng)管道32取出的中壓氮氣;
從壓縮機6的最終增壓管道中經(jīng)管道33取出的氧(70巴)加熱用高壓氮氣，另一方面，該氮氣又可在該高壓和循環(huán)高壓之間的中間壓力下制成，正如圖中33A的點劃線所示;
從泵3的入口管道中經(jīng)管道34取出的低壓液氧;
從管道31經(jīng)裝有膨脹閥36的管道35取出的低壓液氮。
該設(shè)備還可改進而提供各種高壓氧，加熱氧的氮氣可由循環(huán)壓縮機加壓到宜于高壓氧的高壓。
權(quán)利要求
1.空氣蒸餾而制取高壓氧氣的方法，其中用包括由循環(huán)壓縮機(6)壓縮氮氣的步驟的氮氣制冷循環(huán)(5)制冷，其特征在于從蒸餾裝置(1)中取出液態(tài)氧，用泵(3)將其加壓達到高壓并通過與循環(huán)壓縮機(6)壓縮至氧加熱壓力下的氮換熱而加熱該高壓氧。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于用循環(huán)壓縮機(6)壓縮氮氣，一方面壓至循環(huán)高壓，另一方面壓至不同于該循環(huán)高壓的氧加熱高壓。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于還用循環(huán)壓縮機(6)生產(chǎn)另一壓力氮氣，其壓力至多等于氧加熱壓力。
4.權(quán)利要求1-3之一的方法，其中空氣蒸餾在包括中壓塔(11)和低壓塔(12)的雙蒸餾塔(11，12)中進行，其特征在于在與高壓氧換熱后，必要時再于中間壓力下膨脹(28)后的氮氣通過與中壓塔(11)中取出的氮氣換熱而冷卻，之后再將壓力降至中壓，生成的液氮再送到中壓塔。
5.空氣蒸餾生產(chǎn)高壓氧氣的設(shè)備，其中包括裝有轉(zhuǎn)板型換熱管和帶循環(huán)壓縮機的氮氣制冷循環(huán)的空氣蒸餾裝置，其特征在于其中包括宜于將從蒸餾裝置取出的液氧加壓達到高壓的泵和將該高壓氧與由循環(huán)壓縮機加壓至氧加熱壓力的氮氣進行換熱的換熱裝置。
6.權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于循環(huán)壓縮機帶有將氮氣壓縮到不同于制冷高壓的氧加熱高壓的特殊段。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其特征在于循環(huán)壓縮機帶有與高壓氮氣生產(chǎn)管相連的出口，氮氣壓力至多等于氧加熱壓力。
8.權(quán)利要求5-7中任一項的設(shè)備，其特征在于換熱裝置包括不同于換熱管的余熱換熱器。
9.權(quán)利要求5-8中任一項的方法，其中空氣蒸餾裝置為包括中壓塔和低壓塔的雙蒸餾塔，其特征在于該設(shè)備包括轉(zhuǎn)板型逆流循環(huán)換熱器，其中包括與循環(huán)高壓氮氣冷卻通道和該通道延長部分的中間壓力氮氣冷卻通道進行換熱的中壓氮氣加熱通道，這些冷卻通道的入口經(jīng)必要時裝有膨脹閥的管道與換熱裝置中氮氣通道的出口相連并且其出口經(jīng)裝有控制閥的管道與中壓塔相連。
10.權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于循環(huán)換熱器不同于換熱管和換熱裝置。
全文摘要
本發(fā)明氮氣循環(huán)設(shè)備中，循環(huán)壓縮機(6)還提供高壓氮，用以加熱從低壓塔(12)取出并由泵(3)加壓至要求的生產(chǎn)高壓的液態(tài)氧，該設(shè)備宜于生產(chǎn)壓力高于約50巴的氧氣。
文檔編號F25J3/04GK1071001SQ9211075
公開日1993年4月14日 申請日期1992年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月18日
發(fā)明者M·達科克, S·托明塔 申請人:喬治·克勞德工藝研究開發(fā)有限公司