專利名稱：空氣分離方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于空氣分離的范疇，它是應用低溫精餾的原理分離空氣，用以制取氧、氮、氬氣體。
空氣分離是通過空分裝置完成的，美國專利US4662918和歐洲專利EP0183446均公開了一種采用單級精餾塔的空分流程制取高純氮氣。前者采用把一部分已獲得的純氮氣再增壓予冷后，進入壓力塔內所設置的換熱器中加熱塔釜中的液體空氣和回流液，使液體空氣的含氧量達50～80%，這樣在塔頂可獲得更多的高純氮氣，由于氮氣的再次壓縮，因此設備繁多，工藝流程復雜，致使能耗增加;后者采用被壓縮原料空氣在主換熱器予冷后分成二路，其中占60～90%的原料空氣經透平膨脹機絕熱膨脹后進入塔的底部，另一路較少的原料空氣在高于塔的操作壓力下通過塔釜內所設置的冷凝器中加熱塔底的液體空氣，使液體空氣含氧達50%左右，這樣在塔頂可獲得約占空氣總量的50～55%，含氮約99.98%的純氮氣和1～10%的純液氮;同時還可獲得約占空氣總量的40%，含氧約50%的富氧氣體。
美國專利US4560397公開了一種采用雙級精餾塔的空分流程制取高純氮產品，其主要特征在于精餾塔的壓力塔頂部設有一只冷凝器，在低壓塔底部設有一只冷凝蒸發器。當帶壓的原料空氣進入壓力塔底部時，在塔底可獲得含氧為40%左右的富氧液空，其中一部分富氧液空經減壓降溫后進入壓力塔頂部的冷凝器中作塔的冷源，以冷凝塔內上升氣體;另一部分富氧液空則減壓降溫后進入低壓塔頂部作回流液，在低壓塔底部的冷凝器中通入來自壓力塔頂部的氣氮作熱源，加熱從低壓塔中回流下來的富氧液空，被冷凝的液氮仍回入壓力塔頂部作回流液，在塔中精餾后，低壓塔底部可獲得純氮產品，而高純氧氣是在低壓塔下部數起的1～5塊塔板上部引出，低壓塔冷凝蒸發器中的部分液氧經一只液體泵加壓后進入壓力塔頂部的冷凝器中，與從壓力塔底部來的液體空氣匯合后作壓力塔的冷源，所蒸發的氣體作為膨脹氣源經絕熱膨脹后出塔。在壓力塔頂部可獲得一部分壓力純氮氣產品。
上述發明的不足之處是由于壓力塔底的富氧液空中含氧量不高，因此純氮的提取率也不高，其二，上述的發明工藝流程復雜，其三，由于壓力塔的工作壓力高，因此能耗較高。
鑒于上述發明的技術不足，本發明任務提出一種改進的空氣分離流程及設備，它在極低的能耗條件下通過一只單級精餾設備流程制取99.99～99.9999%的高純氮產品，同時還能制取含氧約60～95%的富氧產品;或者通過一只壓力塔和一只低壓塔的雙級精餾設備流程制取含氧為99.99～99.999%的純氧產品，同時還能制取99.99～99.9999%的高純氮產品，以及提出在精餾塔的壓力塔制取粗氬的方法及設備，對氧、氮、氬均有特別高的提取率。
本發明通過下列方法來解決的。一種低溫精餾的空氣分離方法被壓縮的原料空氣冷卻排水后進入分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物后，形成凈化原料空氣，并通過換熱器冷卻后，經減壓伐減壓降溫至飽和蒸汽溫度后，進入精餾塔進入精餾分離，其特征在于飽和的凈化原料空氣進入壓力塔中部;在壓力塔底部設置一只蒸發器加熱塔底的液體空氣，并控制液體空氣溫度在工作壓力下液空的含氧量在60～100%時所對應的溫度值;在壓力塔引入凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置一塔板段;在壓力塔頂部設置一只冷凝器，同時在壓力塔內設置若干輔助冷凝器組以冷凝塔內上升氣體;對于單級精餾塔空分流程而言在精餾塔內所設置的若干輔助冷凝器組，當壓力塔頂部被冷凝器冷凝的一部分純液氮引出塔后，在一只過冷器中被來自塔頂冷凝器所蒸發的低溫氮氣過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入塔頂冷凝器低壓側作塔的冷源，冷凝器低壓側的壓力不得低于0.120MPa壓力，再由冷凝器中引出一部分低溫液氮進入自上往數起的第一只輔助冷凝器中，冷凝塔內溫度較高的上升蒸汽;塔頂冷凝器中被蒸發的低溫氮氣引出塔后，經過冷器換熱后與來自第一只輔助冷凝器中所蒸發的低溫氮蒸汽匯合后，再進入第二只輔助冷凝器中再次冷凝塔內溫度較高的上升蒸汽，若塔內設有更多的輔助冷凝器可把上一只輔助冷凝器中被復熱的低溫氮氣再次通入下一只輔助冷凝器中;在塔頂冷凝器與第一只輔助冷凝器之間，各輔助冷凝器之間均設有一定數量的塔板或填料物。必須確保冷凝器二側有一定的壓力差，以產生足夠的冷凝溫差，保證塔內各段有足夠的回流液。
從主換熱器中部引出一部分凈化原料空氣進入一只膨脹機中作絕熱膨脹，產生維持空分裝置所必須的冷量，膨脹氣體在熱交換器中冷卻液化后進入壓力塔中部相應部位。
從分子篩吸附器后的凈化原料空氣通道上，或者從主換熱器中引出一部分凈化原料空氣進入壓力塔底部所設置的蒸發器中作液體空氣的熱源，凈化原料空氣在蒸發器中被冷卻后，經一只換熱器冷卻，再經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。或者引入經主換熱器被復熱后的一部分被分離氣體進入塔底的蒸發器中作液體空氣的熱源，冷卻后的被分離氣體則進入主換熱器中再次復熱至常溫后作產品氣，富氧氣體可在塔的下部的塔板上引出。
對于提氬的空分流程而言，在壓力塔的凈化原料空氣入口處下部所設置的塔板段中氬富集區抽出一部分氬餾份氣體進入粗氬塔中作原料氣進行精餾分離，粗氬塔頂部設置一只冷凝器，引出部分由壓力塔頂部所冷凝液氮進入粗氬冷凝器中作粗氬塔的冷源，冷凝粗氬塔內上升氣體，廢氣同在粗氬冷凝中排出，塔釜中的液氧仍回入壓力塔中，粗氬氣則在粗氬塔頂部引出。
精餾塔由一只壓力塔，一只低壓塔的空分設備流程，它是以單級精餾塔為基礎的，低壓塔則由上冷凝器、塔體和下冷凝器所組成的，壓力塔底部的富氧液體經過冷減壓后進入低壓塔中部再次精餾，由壓力塔頂部冷凝的壓力液氮減壓降溫后進入低壓塔上冷凝器中作低壓塔的冷源。在壓力塔中引出一部純氮氣或不純氮氣進入低壓塔下冷凝器氮側作為液氧的熱源，純氮氣或不純氮氣被冷凝后仍回入壓力塔相應部位作塔的回流液。由于不純氮氣的溫度較高，因此可進一步降低壓力塔的工作壓力。由于進入低壓塔頂部冷凝器的液氮不再與低壓塔中的富氧液空相接觸，因此在低壓塔可獲得極高純度的氧氣產品。
對于具有低溫氣體制冷機的流程而言，它有二種類型的流程1.通過低溫氣體制冷機把出主換熱器后的低溫空氣液化后送入精餾塔內作回流液;2.引出精餾塔下部的低溫富氧氣體液化后作低溫液體產品。
本發明的任務是通過下列空氣分離設備流程來解決的。
一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。
c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經一只換熱器被冷卻液化后進入壓力塔中部適當部位。
d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物，由壓力塔底部的伐門排出少量富氧液體。
e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內作塔的冷源，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后，進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。
f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置后作產品氣。
g.從壓力塔頂部的壓力純氮氣經換熱器組復熱后引出裝置作壓力純氮產品，在壓力塔頂部的冷凝器內或獲得純液氮產品。
h.從塔內第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮與由塔頂冷凝器引出的低溫氮氣經一只伐門調節后，匯合進入換熱器組復熱后出裝置作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者經主換熱器復熱后引出一部分壓力純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔和一只粗氬塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。
c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經一只換熱器冷卻液化后進入壓力塔中部適當部位。
d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物，由壓力塔底部的伐門排出少量富氧液體。
e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門控制后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。
f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置作產品氣。
g.從壓力塔頂部的壓力純氮氣與來自粗氬塔頂部冷凝器所蒸發的氣氮匯合后，再經換熱器組復熱后引出裝置作壓力純氮產品，在壓力塔頂部的冷凝器內可獲得純液氮產品。
h.從塔內第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮與由塔頂冷凝器引出的低溫氮氣經一只伐門調節后，匯合進入換熱器組復熱后出裝置作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者由經主換熱器復熱后引出一部分壓力純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
i.粗氬塔頂部設置一只冷凝器，引入壓力塔頂部的冷凝液氮進入冷凝器中作粗氬塔的冷源;由壓力塔凈化原料空氣入口處下部所設置的塔板段中部氬富集區引出一部分氬餾份氣體，進入粗氬塔下部作原料氣，在粗氬塔內精餾后，在粗氬塔冷凝器中出少量廢氣，粗氬塔底部的液體回入壓力塔內，粗氬氣則在粗氬塔頂部引出。
一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。
c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經換熱器過冷后進入壓力塔中部適當部位。
d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的氣體是1)從塔頂冷凝器和從輔助冷凝器引出的低壓氮氣經主換熱器復熱后引出的;2)或從塔頂引出的壓力氮氣經主換熱器復熱后引出的;3)或從塔底引出的富氧液體空氣經主換熱器復熱后引出的，這些氣體在塔底蒸發器中冷卻后再經主換熱器復熱至一定溫度或常溫后作產品氣。
e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。
f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置作產品氣。
g.從壓力塔頂部的壓力純氮氣經換熱器組復熱后引出裝置作壓力純氮產品，在壓力塔頂部的冷凝器內可獲得純液氮產品。
h.從塔內第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮與由塔頂冷凝器引出的低溫氮氣經一只伐門調節后，匯合進入換熱器組復熱后出裝置作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體或者由經主換熱器復熱后引出一部分壓力純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
精餾塔是一只壓力塔，并帶有低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后進入一只低溫氣體制冷機中被液化后進入壓力部中部作回流液，或經一只伐門直接進入壓力塔中部。
c.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的凈化原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，進入壓力塔中部。在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設有一塔板段或填料物。
d.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源，由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內作塔的冷源，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量。在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入口之間均設有塔板段或填料物。
e.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置后作產品氣。
f.從第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮和調節伐來的低溫氣氮匯合后，再進入換熱器組復熱后引出裝置作純氮產品，其中一部分純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
g.從壓力塔頂部可獲得一部分純液氮產品，從壓力塔底部可獲得富液空產品。
精餾塔是一只壓力塔，并帶有低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。
c.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的壓力原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器中被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置一塔板段或填料物。
d.壓力塔頂部設置一只冷凝器和壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源，由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內作塔的冷源，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。
e.從第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮和調節作來的低溫氣氮匯合后再進入換熱器組復熱后引出裝置作純氮產品，其中一部分純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體進入一只低溫氣體制冷機中被液化后再進入一只液槽中作產品氣或由塔底引出的富氧氣體與從液槽來的少量液體混合后進入主換熱器中復熱后作產品氣。
g.從壓力塔頂部的液槽中可引出一部分液氮產品，從壓力塔釜底部可排出少量富氧液體。
一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。
c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經一只換熱器冷卻液化后進入壓力塔中適當部位。
d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物。
e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門控制后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與壓力塔頂部冷凝器、低壓塔頂部冷凝器所蒸發氣氮匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量;在壓力塔頂部冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。
f.從壓力塔底部所引出的富氧液體空氣進入一只吸附器中除去殘留的乙炔等碳氫化合物后，再經一只過冷器被出塔的返流氣體過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入低壓塔中部進行再次精餾。
g.低壓塔頂部設置一只冷凝器，由壓力塔頂部所引出的純液氮經過冷器過冷，再經減壓伐減壓降溫后進入冷凝器低壓側作冷源。低壓塔底部設有一只冷凝器，引入壓力塔頂部的壓力純氮氣或引入壓力塔內的不純氮氣進入其冷凝器氮側作熱源加熱上部液氧，被冷凝的液氮或不純氮相應回入壓力塔頂部或中部。
h.從低壓塔頂部冷凝器和壓力塔頂部冷凝器所蒸發的低壓氮汽經一只換熱器換熱后的其中一部分經一只伐門調節后與第二輔助冷凝器來的氮氣混合后進入換熱器組復熱至常溫后作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者引出一部分換熱器組復熱至常溫后的壓力氮氣進入分子篩吸附器中作再氣體。
i.從壓力塔頂部所引出的壓力氮氣，經換熱器組復熱后引出裝置作壓力高純氮產品氣，在低壓塔底部冷凝器中獲得高純液氧產品，在低壓塔底部冷凝器上部引出高純氧氣經換熱器組復熱至常溫后作產品氣，在低壓塔頂部排出少量廢氣，經換熱器組復熱后出裝置;在低壓塔頂部冷凝器氮側和壓力塔頂部冷凝器中可獲得純液氮產品。
一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔和一只粗氬塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。
b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。
c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經換熱器被冷卻后再進入壓力塔中適當部位。
d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物。
e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源，由冷凝器引出一部分純液氮經一只伐門控制后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與壓力塔頂部冷凝器，低壓塔頂部冷凝器和粗氬塔頂部冷凝器所蒸發氣氮匯合后，進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐門調節進入換熱器的氮氣量;在壓力塔頂部冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。
f.從壓力塔底部所引出的富氧液體空氣進入一只吸附器中除去殘留的乙炔等碳氫化合物后，再經一只過冷器被出塔的返流氣體過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入低壓塔中部進行再次精餾。
g.低壓塔頂部設置一只冷凝器，由壓力塔頂部所引出的純液氮經過冷器過冷，再經減壓伐減壓降溫后進入冷凝器低壓側作冷源。低壓塔底部設有一只冷凝器，引入壓力塔頂部的壓力純氮氣或引入壓力塔內的不純氮氣進入其冷凝器氮側作熱源加熱上部液氧，被冷凝的液氮或不純氮丁應回入壓力塔頂部或中部。
h.從低壓塔頂部冷凝器、壓力塔頂部冷凝器所蒸發的低壓氮氣經一只換熱器換熱后的其中一部分經一只伐門調節后與第二輔助冷凝器來的氮氣混合后進入換熱器組復熱至常溫后作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者引出一部分從換熱器組復熱至常溫后的壓力氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
i.從壓力塔頂部所引出的壓力氮氣與粗氬塔頂冷凝器所蒸發的氣氮匯合后經換熱器緩復熱后引出裝置作壓力高純氮產品氣，在低壓塔底部冷凝器中獲得高純液氧產品;在低壓塔底部冷凝器上部引出高純氧氣經換熱器組復熱至常溫后作產品氣;在低壓塔頂部冷凝器氣氮側和壓力塔頂部冷凝器中或獲得純液氮產品。
j.粗氬塔頂部設置一只冷凝器引入壓力塔頂部冷凝液氮經過冷器過冷后進入粗氬塔冷凝器內作塔的冷源，由壓力塔凈化原料空氣入口處下部所設置的塔板段氬富集區，引出一部分氬餾份氣體進入粗氬塔下部作原料氣，在塔內精餾后，粗氬塔頂冷凝器中排出少量廢氣，粗氬塔底部的液體仍回入壓力塔相應部位，粗氬氣則在粗氬塔頂部引出。
下面結合流程圖描述各種空氣分離設備流程
圖1，精餾塔是一只壓力塔的空氣分離設備流程。
圖2，精餾塔是一只壓力塔、一只粗氬塔的空氣分離設備流程。
圖3，精餾塔是一只壓力塔的空氣分離設備流程。
圖4，精餾塔是一只壓力塔，并帶有一只低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程。
圖5，精餾塔是一只壓力塔，并帶有一只低溫氣體制冷機的空氣分離流程。
圖6，精餾塔是一只壓力塔，一只低壓塔的空氣分離設備流程。
圖7，精餾塔是一只壓力塔，一只低壓塔，一只粗氬塔的空氣分離設備流程。
圖8，精餾塔是一只壓力塔，一只低壓塔的空氣分離設備再改進流程。
圖1是精餾塔為一只壓力塔的空氣分離設備流程。
原料空氣由管道1進入壓縮機2壓縮冷卻排水后，由管道3進入分子篩吸附器4除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物，經管道5進入主換熱器6冷卻至接近飽和溫度后經管道7減壓伐8減壓降溫后經管道9進入精餾塔10中部。在主換熱器6中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分原料空氣經管道12進入膨脹機13作絕熱膨脹，膨脹氣體則經管道14進入換熱器18被返流的低溫氣體冷卻后再由管道14a進入壓力塔10中部，在主換熱器6中的空氣通道上引出一部分原料空氣經管道15進入壓力塔10底部所設置的蒸發器16中作熱源，或這部分氣體由出分子篩吸附器4后的空氣管道上引出經管道15a進入蒸發器16中加熱塔釜內液體空氣，控制液體空氣溫度低于工作壓力下液體空氣含氧近100%時所對應的溫度值，被冷卻的原料空氣出蒸發器16后由管道17進入換熱器18中被返流氣體冷卻液化后，經管道19減壓伐20減壓降溫后，再由管道21進入精餾塔10中部進行精餾，在塔釜上部或塔板上引出含氧約60～95%的富氧氣體，經管道44進入主換熱器6復熱后由管道45引出裝置作產品氣。為了防止塔釜中富氧液體中乙炔等碳氫化合物的積聚而發生爆炸，在塔底由管道50、伐門51排放部分液體，精餾塔10底部所設置蒸發器16與原料空氣入口管9之間設置一段塔板段10a。精餾塔10內上升氣體被塔頂冷凝器11和塔內所設置的輔助冷凝器組所冷凝，在塔內產生足夠的回流液與上升蒸汽進行精餾。在壓力塔頂冷凝器11所冷凝的一部分純液氮被引出塔后經管道22，液氮過冷器23過冷后，經管道24，減壓伐25減壓降溫后由管道26進入冷凝器11低壓側作塔的冷源，由冷凝器11引出一部分液氮經管道27、伐門28及管道29進入從上往下數起第一只輔助冷凝器30內與塔內上升蒸汽進行熱交換，部分上升蒸氣被冷凝，其蒸發氣體或汽液混合體由管道39引出塔后與由管道32來的低溫氮氣混合后再進入塔內第二輔助冷凝器33中再次冷凝塔內上升蒸汽，在塔頂冷凝器11與第一輔助冷凝器30之間，第一和第二輔助冷凝器之間及第二輔助冷凝器33與液化原料空氣入口管道21之間均設置塔板段和填料物。由輔助冷凝器33的低溫氮氣由管道34進入換熱器18和主換熱器6復熱至常溫后，由管道36引出作產品氣，其中一部分氮氣則由管道37進入分子篩吸附器4作再生氣體后再由管道38放空。壓力高純氮氣則由管道41引出塔后經換熱器18和主換熱器6復熱至常溫后，由管道43引出作高純氮氣產品，也可以引一部分壓力純氮氣由管道55進入分子篩4中作再生氣體。
圖2是精餾塔為一只低壓塔，一只粗氬塔的空氣分離設備流程。與圖1相比，其變動部分增加了粗氬系統流程，其流程介紹如下粗氬塔72頂部設有一只冷凝器73，從精餾塔10的原料空氣入口管道9下方所設置的塔板段10a中氬富集區引出一股氬餾份氣體，經管道71進入粗氬塔72下部，上升氣體在塔內精餾后，氣體中的氧被冷凝，其回流液仍由管道74回入精餾塔10內。從精餾塔10頂部冷凝的一部分純液氮引出塔經過冷后由管道75進入粗氬塔冷凝器73內作塔的冷源，在粗氬塔頂部冷凝器73內由管道78排出少量廢氣，粗氬則從粗氬塔73頂部由管道77引出，再按照傳統的方法進一步除去粗氬中的微量氧、氮即獲得純氬，此已超出本發明所涉及的范圍。粗氬冷凝器73中被蒸發的氣氮由管道76進入管道41內。
圖3是精餾塔為一只壓力塔的空氣分離設備流程。與圖1相比，其變動部分是進入壓力塔底部蒸發器16內的加熱氣體，可由下述管道引入。1)由被復熱至常溫的低壓氮氣;2)或由被熱至常溫的壓力氮氣;3)或由被復熱至常溫的富氧氣。這些氣體出蒸發器16后進入主換熱器6復熱至常溫后作產品氣。
圖4是精餾塔為一只壓力塔，并帶有低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程。與圖1相比，取消了膨脹機系統，在主換熱器后的空氣通道上增加了低溫氣體制冷機8，用于液化原料空氣，進入塔的下部作回流液，這樣可在壓力塔頂部經管道56和液槽57可獲得高純液氮產品，同時在塔釜經管道52、伐門53、管道54，在液槽55可獲得富氧液體產品。
圖5是精餾塔為一只壓力塔，并帶有低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程。與圖4相比，設置的低溫氣體制冷機61是用于液化來自壓力塔底部引出的低溫富氧氣體。這樣在液槽63可獲取富氧液體，同時在塔頂的液槽57可獲得高純液氮產品。
圖6是精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔的空氣分離設備流程。原料空氣由管道1進入壓縮機2壓縮冷卻排水后，由管道3進入分子篩吸附器4除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物，經管道5進入主換熱器6，冷卻至接近飽和溫度后經管道7，減壓伐8減壓降溫后經管道7、減壓伐8減壓降溫后經管道9進入壓力塔10中部。在主換熱器6中的空氣通道上引出一部分原料空氣經管道12進入膨脹機13作絕熱膨脹，膨脹氣體則由管道14再經換熱器18被冷卻后進入壓力塔10中部，在主換熱器6中的空氣通道上引出一部分原料空氣經管道15進入壓力塔10底部的所設置的蒸發器16中作熱源，或這部分氣體由出分子篩吸附器4后的空氣管道上引出，經管道15a進入蒸發器16中加熱塔釜內液體空氣，控制液體空氣溫度低于工作壓力下液體空氣含氧近100%時所對應的溫度值，被冷卻的原料空氣出蒸發器16后經管道17進入過冷器18被返流氣體冷卻液化后，經管道19、減壓伐20、管道21進入壓力塔中部。在塔釜獲得含氧70～95%的富氧液體由管道22引出，經吸附器23除去殘留乙炔后由管道24進入過冷器18被返流氣體過冷后，經管道25、過冷器26過冷后再經管道27減壓伐28減壓后由管道29進入低壓塔30中部。壓力塔10內上升氣體被設置在壓力塔內的輔助冷凝器47和40冷卻后產生回流液，同時在塔內所設置的塔板或填料物10b精餾后上升蒸汽中的氧逐漸被冷凝，最后塔內上升氣體不再含有氧獲高純氮氣，被塔頂冷凝器11所冷凝作塔的回流液，由管道33引出一部分純液氮經過冷器26被返流氮氣過冷后進入管道34后分成二部分，其中一部分經減壓伐35減壓至不低于0.12MPa壓力后由管道36進入壓力塔10頂部的冷凝器11內作壓力塔的冷源，由冷凝器11引出一部分純液氮由管道37、伐門38、管道39進入由上往下數起的第一只輔助冷凝器40內作塔的冷源，冷凝上升蒸汽產生一定的回流液，并由管道62引出，進入管道46內。另一部分純液氮則經減壓伐41減壓到不低于0.12MPa壓力后經管道42進入低壓塔30頂部冷凝器43內作低壓塔30的冷源，必須保證冷凝器43和冷凝器11二側有一定的壓力差來獲得塔內所需的冷凝溫差。壓力塔10頂部由管道31與低壓塔30底部的冷凝器32氮側相通，則進入的壓力氮氣作冷凝器32的熱源加熱低壓塔底部的液氧，與此同時冷凝器32內氣氮被冷凝后由底部管道44匯合流入液氮管33內。低壓純氮氣分別由低壓塔30上冷凝器43所蒸發的氣氮經管道45和壓力塔10頂部冷凝器11所蒸發的氣氮由管道54引出，進入管道45后在過冷器26復熱后，進入管道46內與第一輔助冷凝蒸發器40來的液氮蒸汽相匯合進入第二輔助冷凝器47中作塔的冷源，輔助冷凝器47可分成若干只，本圖僅畫出二只。在其中間均設置塔板段或填料物10b，起到精餾的作用，被換熱的氣氮由管道48引出，經過冷器18、主換熱器6復熱至常溫，由管道50引出作產品氣，其中一部分低壓純氮氣經管道51進入分子篩吸附器4中作再生氣體，再由管道52放空。設置在管道46與管道48中間的伐門53起調節冷量的作用。低壓塔30頂部引出少量廢氣經管道58，先后再經換熱器26和18，主換熱器6復熱至常溫后放空。含氮在99.99～99.9999%的純氮氣由管道67引出，在過冷器18、主換熱器6復熱至常溫，由管道69獲得壓力氮氣產品出裝置可引出其中一部分純氮氣由管道51a進入分子篩吸附器4中作再生氣體，以降低冷凝器11和冷凝器43低壓側的壓力。高純度氧氣則在冷凝蒸發器32上部引出，經管道55過冷器18、主換熱器6復熱至常溫出裝置，由管道69引出作產品氧氣。高純液氧則由管道63、伐門64引出。在壓力塔頂冷凝器11與輔助冷凝器40之間，輔助冷凝器40與47之間及輔助冷凝器47與原料空氣入塔處之間均設有塔板段和填料物10b。
圖7是精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔，一只精氬塔的空氣分離設備流程與圖4相比，不同之處增加了粗氬系統的流路和設備，其流路與圖2所述完全相同，其余均與圖4相同。
圖8是精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔(一只粗氬塔)的空氣分離設備再改進流程。
從圖6、圖7可知，為了進一步降低壓力塔10的壓力，從壓力塔10中部由管道100引出一部分不純氮氣進入低壓塔下部冷凝器32氮側作為液氧的熱源，不純氮氣被冷凝后由管道101仍回入壓力塔10相應部位作壓力塔10的回流液，由于不純氮氣的溫度較高，使冷凝器11獲得較大的溫差，因此可進一步降低了壓力塔10的壓力。
權利要求
1.一種低溫精餾的空氣分離方法，被壓縮的原料空氣冷卻后，進入分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物形成凈化原料空氣，并通過換熱器冷卻至接近飽和蒸汽溫度，然后進入精餾塔進行精餾分離，其特征在于凈化原料空氣引入精餾塔的壓力塔中部；在壓力塔底部設置有蒸發器，從主換熱器前的空氣管道或在主換熱器中的空氣通道引出的一部分壓力空氣，或者從主換熱器中復熱至一定溫度的被分離氣體，進入蒸發器內作熱源。用于加熱塔底的液體空氣，控制液體空氣溫度在工作壓力下液體空氣含量在40～100%時的對應的溫度值，在壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組冷凝塔內上升空氣；在壓力塔引入原料空氣入口處與蒸發器之間設置一段塔板段。由壓力塔頂部冷凝器所冷凝的液氮減壓降溫后通入壓力塔頂部的冷凝器內；通入來自冷凝器的低溫液氮和從冷凝器所蒸發的低溫氮氣進入壓力塔內設置的冷凝器通道內作塔的冷源。
2.根據權利要求1、所述的空氣分離方法，其特征在于低壓塔頂部設置一只冷凝器，由壓力塔頂部所引出的一部分純液氮經過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器氮側作冷源，低壓塔底部設有一只冷凝器，引入壓力塔頂部的壓力純氮氣或引入壓力塔中部壓力不純氮氣進入其冷凝器氮側作熱源，加熱上部液氧，被冷凝的液氮或不純液氮相應回入壓力塔頂部或中部作回流液。
3.根據權利要求1、2所述的空氣分離方法，其特征在于壓力塔凈化原料空氣入口處下部所設置的塔板段的氬餾份富集區引出一部分氬餾份氣體，通入粗氬塔底部作原料氣，粗氬塔頂部設置的冷凝器內通入壓力塔頂部的冷凝液氮作冷源，冷凝粗氬塔內上升氣體，粗氬氣則在粗氬塔頂引出，冷凝液體仍回入壓力塔內相應部位。
4.一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐降溫后進入壓力塔中部。c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經一只換熱器被冷卻液化后進入壓力塔中部適當部位。d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物，由壓力塔底部的壓力排出少量富氧液體。e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源，由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內作塔的冷源，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置后作產品氣。g.從壓力塔頂部的壓力純氮氣經換熱器組復熱后引出裝置作壓力純氮產品，在壓力塔頂部的冷凝器內可獲得純液氮產品。h.從塔內第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮與由塔頂冷凝器引出的低溫氮氣經一只伐門調節后，匯合進入換熱器組復熱后出裝置作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者經主換熱器復熱后引出一部分壓力純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
5.一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔和一只粗氬塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經一只換熱器冷卻液化后進入壓力塔中部適當部位。d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物，由壓力塔底部的伐門排出少量富氧液體。e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門控制后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量;在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置作產品氣。g.從壓力塔頂部的壓力純氮氣與來自粗氬塔頂部冷凝器所蒸發的氣氮匯合后，再經換熱器組復熱后引出裝置作壓力純氮產品，在壓力塔頂部的冷凝器內或獲得純液氮產品。h.從塔內第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮與由塔頂冷凝器引出的低溫氮氣經一只伐門調節后，匯合進入換熱器組復熱后出裝置作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者由經主換熱器復熱后引出一部分壓力純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。i.粗氬塔頂部設置一只冷凝器，引入壓力塔頂部的冷凝液氮過冷減壓后進入冷凝器中作粗氬塔的冷源;由壓力塔凈化原料空氣入口處下部所設置的塔板段中部氬富集區引出一部分氬餾份氣體，進入粗氬塔下部作原料氣，在粗氬塔內精餾后，在粗氬塔冷凝器中出少量廢氣，粗氬塔底部的液體回入壓力塔內，粗氬氣則在粗氬塔頂部引出。
6.一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經換熱器過冷后進入壓力塔中部適當部位。d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的氣體是1)從塔頂冷凝器和從輔助冷凝器引出的低壓氮氣經主換熱器復熱后引出的;2)或從塔頂引出的壓力氮氣經主換熱器復熱后引出的;3)或從塔底引出的富氧液體空氣經主換熱器復熱后引出的，這些氣體在塔底蒸發器中冷卻后再經主換熱器復熱至一定溫度或常溫后作產品氣。e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。f.從壓力塔底部塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置作產品氣。g.從壓力塔頂部的壓力純氮氣經換熱器組復熱后引出裝置作壓力純氮產品，在壓力塔頂部的冷凝器內或獲得純液氮產品。h.從塔內第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮與由塔頂冷凝器引出的低溫氮氣經一只伐門調節后，匯合進入換熱器組復熱后出裝置作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體或者由經主換熱器復熱后引出一部分壓力純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。
7.精餾塔是一只壓力塔，并帶有低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后進入一只低溫氣體制冷機中被液化后進入壓力部中部作回流液，或經一只伐門直接進入壓力塔中部。c.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的凈化原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，進入壓力塔中部。在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設有一塔板段或填料物。d.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源，由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內作塔的冷源，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量。在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入口之間均設有塔板段或填料物。e.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體在主換熱器復熱后引出裝置后作產品氣。f.從第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮和調節伐來的低溫氣氮匯合后，再進入換熱器組復熱后引出裝置作純氮產品，其中一部分純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。g.從壓力塔頂部可獲得一部分純液氮產品，從壓力塔底部可獲得富液空產品。
8.精餾塔是一只壓力塔，并帶有低溫氣體制冷機的空氣分離設備流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其他部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。c.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的壓力原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器中被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置一塔板段或填料物。d.壓力塔頂部設置一只冷凝器和壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源，由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門調節后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內作塔的冷源，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與塔頂冷凝器所蒸發氣體匯合后進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量，在塔頂冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。e.從第二輔助冷凝器引出的低溫氣氮和調節伐來的低溫氣氮匯合后再進入換熱器組復熱后引出裝置作純氮產品，其中一部分純氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。f.從壓力塔底部或塔板上引出的富氧氣體進入一只低溫氣體制冷機中被液化后再進入一只液槽中作產品氣或由塔底引出的富氧氣體與從液槽來的少量液體混合后進入主換熱器中復熱后作產品氣。g.從壓力塔頂部的液槽中可引出一部分液氮產品，從壓力塔底部可排出少量富氧液體。
9.一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經一只換熱器冷卻液化后進入壓力塔中適當部位。d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物。e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出的一部分純液氮經一只伐門控制后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與壓力塔頂部冷凝器，低壓塔頂部冷凝器所蒸發氣、氮匯合后，進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐調節進入換熱器的氮氣量;在壓力塔頂部冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。f.從壓力塔底部所引出的富氧液體空氣進入一只吸附器中除去殘留的乙炔等碳氫化合物后，再經一只過冷器被出塔的返流氣體過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入低壓塔中部進行再次精餾。g.低壓塔頂部設置一只冷凝器，由壓力塔頂部所引出的純液氮經過冷器過冷，再經減壓伐減壓降溫后進入冷凝器低壓側作冷源。低壓塔底部設有一只冷凝器，引入壓力塔頂部的壓力純氮氣或引入壓力塔內的不純氮氣進入其冷凝器氮側作熱源加熱上部液氧，被冷凝的液氮或不純氮相應回入壓力塔頂部或中部。h.從低壓塔頂部冷凝器和壓力塔頂部冷凝器所蒸發的低壓氮氣經一只換熱器換熱后的其中一部分經一只伐門調節后與第二輔助冷凝器來的氮氣混合后進入換熱器組復熱至常溫后作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者引出一部分從換熱器組復熱至常溫后的壓力氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。i.從壓力塔頂部所引出的壓力氮氣，經換熱器組復熱后引出裝置作壓力高純氮產品氣，在低壓塔底部冷凝器中獲得高純液氧產品;在低壓塔底部冷凝器上部引出高純氧氣經換熱器組復熱至常溫后作產品氣;在低壓塔頂部排出少量廢氣，經換熱氣組復熱后出裝置;在低壓塔頂部冷凝器氮側和壓力塔頂部冷凝器中可獲得純液氮產品。
10.一種低溫精餾的空氣分離設備，精餾塔為一只壓力塔，一只低壓塔和一只粗氬塔的空分流程，其特征為a.被壓縮的原料空氣在分子篩吸附器中除去水份、二氧化碳、乙炔及其部分碳氫化合物形成凈化原料空氣。b.凈化原料空氣的其中一部分在進入主換熱器前或在進入主換熱器后的空氣通道引出，進入壓力塔底部的蒸發器內加熱底部的液體空氣，另一部分則經主換熱器被返流氣體冷卻后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部。c.從主換熱器中部或從主換熱器前的空氣通道上引出一部分凈化原料空氣進入膨脹機作絕熱膨脹，膨脹氣體則經換熱器被冷卻后再進入壓力塔中適當部位。d.壓力塔底部設有一只蒸發器，進入蒸發器內作熱源的帶壓原料空氣被液體空氣冷卻后出蒸發器，再進入一只換熱器被返流氣體冷卻液化后，經一只減壓伐減壓降溫后進入壓力塔中部，在凈化原料空氣入口處與底部蒸發器之間設置有塔板段或填料物。e.壓力塔頂部設置一只冷凝器和在壓力塔內設有輔助冷凝器組，由壓力塔頂部被冷凝的純液氮經一只過冷器過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入冷凝器內作塔的冷源;由冷凝器引出一部分純液氮經一只伐門控制后進入塔內從上往下數起的第一只輔助冷凝器內，其蒸發氣體或汽液混合體出塔后與壓力塔頂部冷凝器，低壓塔頂部冷凝器和粗氬塔頂和冷凝器所蒸發氣氮匯合后，進入塔內第二只輔助冷凝器內作塔的冷源，由旁通伐門調節進入換熱器的氮氣量;在壓力塔頂部冷凝器與第一輔助冷凝器之間，輔助冷凝器之間及輔助冷凝器與原料空氣入塔口之間均設有塔板段或填料物。f.從壓力塔底部所引出的富氧液體空氣進入一只吸附器中除去殘留的乙炔等碳氫化合物后，再經一只過冷器被出塔的返流氣體過冷后，再經一只減壓伐減壓降溫后進入低壓塔中部進行再次精餾。g.低壓塔頂部設置一只冷凝器，由壓力塔頂部所引出的純液氮經過冷器過冷，再經減壓伐減壓降溫后進入冷凝器低壓側作冷源。低壓塔底部設有一只冷凝器，引入壓力塔頂部的壓力純氧氣或引入壓力塔內的不純氮氣進入其冷凝器氮側作熱源加熱上部液氧，被冷凝的液氮或不純氮相應回入壓力塔頂部或中部。h.從低壓塔頂部冷凝器，壓力塔頂部冷凝器所蒸發的低壓氮氣經一只換熱器換熱后的其中一部分經一只伐門調節后與第二輔助冷凝器來的氮氣混合后進入換熱器組復熱至常溫后作產品氣，其中一部分進入分子篩吸附器中作再生氣體，或者引出一部分從換熱器組復熱至常溫后的壓力氮氣進入分子篩吸附器中作再生氣體。i.從壓力塔頂部所引出的壓力氮氣與粗氬塔頂冷凝器所蒸發的氣氮匯合后，經換熱器組復熱后引出裝置作壓力高純氮產品氣，在低壓塔底部冷凝器中獲得高純液氧產品;在低壓塔底部冷凝器上部引出高純氧氣經換熱器組復熱至常溫后作產品氣;在低壓塔頂部冷凝器氮側和壓力塔頂部冷凝器中可獲得純液氮產品。j.粗氬塔頂部設置一只冷凝器，引入壓力塔頂部冷凝液氮經過冷器過冷后進入粗氬塔冷凝器內作塔的冷源，由壓力塔凈化原料空氣入口處下部所設置的塔板段氬富集區引出一部分氬餾份氣體進入粗氬塔下部作原料氣，在塔內精餾后，粗氬塔頂冷凝器中排出少量廢氣，粗氬塔底部的液體仍回入壓力塔相應部位，粗氬氣則在粗氬塔頂部引出。
全文摘要
本發明屬于低溫精餾空氣分離的領域，應用低溫精餾的原理分離空氣以制取氧、氮、氬氣體的方法及設備。它是一種超低壓流程，在極低的能耗條件下，通過單級精餾設備制取含氧為1000～3ppm的純氮產品以及制取含氧為60～95％富氧產品，或者通過一只壓力塔，一只低壓塔的精餾設備，在制取含氧量99.99～99.999％高純氧產品的同時，還能制取含氧為1000～3ppm的純氮產品。提出在壓力塔制取粗氬的方法及設備，對氧、氮、氬均有極高的提取率。
文檔編號C01B13/02GK1094652SQ9311242
公開日1994年11月9日 申請日期1993年5月3日 優先權日1993年5月3日
發明者孫克錕 申請人:孫克錕