本发明属于空分设备技术领域，具体涉及一种具有防爆功能的空分设备。
背景技术：
空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备。目前我国生产的空分设备的形式、种类繁多。有生产气态氧、氮的装置，也有生产液态氧、氮的装置。但就基本流程而言，主要有四种，即高压、中压、高低压和全低压流程，在空气分离的过程中需要用到分子筛。
在分子筛纯化器中，分子筛可以对空气中的杂质水分、二氧化碳、乙炔共吸附。对极性水分子的吸附量较大，其次吸附不饱和烃乙炔，而后吸附二氧化碳。虽然，分子筛能将空气中的乙炔和一些碳氢化合物较彻底地吸附并清除掉，但是，分子筛对空气中所包含的某些碳氢化合物是不吸附的，例如：分子筛对甲烷完全不吸附，对乙烷、乙烯及丙烷也只能部分吸附。这些没被吸附的碳氢化合物随空气进入精馏塔下塔，溶解在液空中，随液空打入上塔，随上塔回流液下流，积聚在上塔底部的液氧中。由于这些碳氢化合物的累积，有可能造成制氧机爆炸事故。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有防爆功能的空分设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有防爆功能的空分设备，包括：空气过滤器、压缩机组、空气预冷系统、钝化器、液氧循环吸附器、在线检测系统和分馏塔组成，使用时，空气过滤器对空气进行清洁过滤，通入到压缩机组进行空气压缩，然后再进入到空气预冷系统内进行除去有害杂质以及水分、二氧化碳和爆炸敏感性高的碳氢化合物，再通过钝化器进行进一步的净化处理，然后使用液氧循环吸附器进行除去空气中的乙烷、乙烯及丙烷等气体，降低空气中碳氢化合物的浓度，降低爆炸的风险，最后通过在线检测系统对通入分馏塔的压缩空气进行在线检测，若空气合格则通入到分馏塔内，若不合格则通过液氧循环吸附器进行循环净化。
空气过滤器，包括旋风分离筒和脉冲自洁式过滤器，所述旋风分离筒安装在脉冲自洁式过滤器的前端，用于将原料空气中杂质去除；
压缩机组，用于将空气过滤器过滤后的空气进行压缩；
空气预冷系统，包括卧式三层分子筛吸附器以及冷却塔，所述冷却塔安装在卧式三层分子筛吸附器的前端，所述卧式三层分子筛吸附器包括冷却床、分子筛分床和钙基分子筛吸附床，用于对压缩后的空气进行换热冷却和对空气中的酸碱有害杂质进行去除以及去除水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物；
钝化器，用于对空气预冷系统中空气中剩余的水分和二氧化碳以及乙炔进行吸附过滤，使空气得到净化；
液氧循环吸附器，包括进气管和出气管，所述进气管与钝化器的排气管连通，所述出气管与钝化器的进气管连通；
在线检测系统，包括检测管道、二氧化碳在线检测仪和水分在线检测仪，所述检测管道与液氧循环吸附器的出气管连通，所述二氧化碳在线检测仪和水分在线检测仪安装在检测管道上，所述二氧化碳在线检测仪和水分在线检测仪内置有通讯模块；
分馏塔，包括主换热器和液化器，用于对净化后的空气进行热交换空气被液化和分离提纯。
本发明中优选方案：所述旋风分离筒包括旋风筒，所述旋风筒的上方一侧设置有进气端，所述旋风筒的上端端部设置有出气端，所述旋风筒的下端端部设置有过滤端，所述过滤端上安装有过滤布袋，所述脉冲自洁式过滤器为脉冲反吹自洁式空气过滤器，所述脉冲自洁式过滤器入口端与旋风分离筒的出气端之间通过管道连通。
本发明中优选方案：所述压缩机组为螺杆空气压缩机、离心式压缩机或混流式压缩机。
本发明中优选方案：所述卧式三层分子筛吸附器还包括外壳以及将外壳分成三个空间的隔板。
本发明中优选方案：所述冷却床设置在外壳内部最上方空间，所述冷却床包括冷却翅片以及均匀分布在冷却翅片上的通孔，所述冷却翅片的中部两侧固定连接有支撑杆，所述支撑杆的上端固定在外壳的内壁上，所述支撑杆的下端固定在隔板上。
本发明中优选方案：所述钙基分子筛吸附床设置在外壳内部中部空间，所述钙基分子筛吸附床包括支撑板，所述支撑板的上方铺设有一层钙基分子筛吸附剂，所述钙基分子筛吸附床用于吸附去除空气中的氧化亚氮。
本发明中优选方案：所述分子筛分床设置在外壳内部最下方空间，所述分子筛分床包括托板，所述托板的上方铺设有一层活性氧化铝层和x型分子筛，所述分子筛分床用于吸附去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物。
本发明中优选方案：所述冷却塔包括喷淋管道和喷淋室，所述喷淋管道安装在喷淋室的上端，所述喷淋管道外接蓄水池，所述喷淋管道位于喷淋室内部的一段均匀分布有雾化喷淋头。
本发明中优选方案：所述主换热器上均匀分布有翅片，所述翅片的间距为1.5-3.5cm。
本发明的有益效果：
1、本发明中空气从旋风分离筒的进气端进入，在旋风筒内做旋转运动，空气中的杂质由于自重的原因会沿着旋风筒的筒壁向下移动，进入到过滤端进行过滤处理，空气则向上移动，进入到出气端，压缩机组采用螺杆空气压缩机，可以高效的对空气进行压缩，然后将压缩后的气体通入到冷却塔内，在冷却塔内进行喷淋冷却，然后再进入到空气预冷系统内进行除去有害杂质以及水分、二氧化碳和爆炸敏感性高的碳氢化合物。
2、本发明中冷却床用于对空气进行冷却，设置的支撑杆用于将冷却翅片进行安装固定在外壳的内部，钙基分子筛吸附床的厚度为30cm，铺设的钙基分子筛吸附剂可以有效的空气中的水分和二氧化碳气体，设置的活性氧化铝层和x型分子可以有效的去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物。
3、本发明中通过钝化器进行进一步的净化处理，然后使用液氧循环吸附器进行除去空气中的乙烷、乙烯及丙烷等气体，降低空气中碳氢化合物的浓度，降低爆炸的风险，最后通过在线检测系统对通入分馏塔的压缩空气进行在线检测，若空气合格则通入到分馏塔内，若不合格则通过液氧循环吸附器进行循环净化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的旋风分离筒结构示意图；
图3为本发明的卧式三层分子筛吸附器结构示意图；
图4为本发明的冷却塔结构示意图；
图5为本发明的分馏塔结构示意图。
图中：1、空气过滤器；11、旋风分离筒；111、旋风筒；112、进气端；113、出气端；114、过滤端；115、过滤布袋；12、脉冲自洁式过滤器；2、压缩机组；3、空气预冷系统；31、卧式三层分子筛吸附器；311、冷却床；3111、冷却翅片；3112、通孔；3113、支撑杆；312、分子筛分床；3121、托板；313、钙基分子筛吸附床；3131、支撑板；314、外壳；315、隔板；32、冷却塔；321、喷淋管道；322、喷淋室；4、钝化器；5、液氧循环吸附器；51、进气管；52、出气管；6、在线检测系统；61、检测管道；62、二氧化碳在线检测仪；63、水分在线检测仪；7、分馏塔；71、主换热器；711、翅片；72、液化器。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
请参阅附图1-5，一种具有防爆功能的空分设备，包括：空气过滤器1、压缩机组2、空气预冷系统3、钝化器4、液氧循环吸附器5、在线检测系统6和分馏塔7组成，使用时，空气过滤器1对空气进行清洁过滤，通入到压缩机组2进行空气压缩，然后再进入到空气预冷系统3内进行除去有害杂质以及水分、二氧化碳和爆炸敏感性高的碳氢化合物，再通过钝化器4进行进一步的净化处理，然后使用液氧循环吸附器5进行除去空气中的乙烷、乙烯及丙烷等气体，降低空气中碳氢化合物的浓度，降低爆炸的风险，最后通过在线检测系统6对通入分馏塔7的压缩空气进行在线检测，若空气合格则通入到分馏塔7内，若不合格则通过液氧循环吸附器5进行循环净化。
空气过滤器1，包括旋风分离筒11和脉冲自洁式过滤器12，旋风分离筒11安装在脉冲自洁式过滤器12的前端，用于将原料空气中杂质去除；在该实施例中，由于空分设备设置的位置，在自然条件恶劣，沙尘暴、雾霾严重，原料空气远不达标，乙炔、甲烷、烯烃等可燃组分，二氧化碳、水分、氧化亚氮等堵塞组分和氨、氯化氢、二氧化硫等腐蚀组分的含量高，还有大量粉尘，直接威胁空分设备安全运行，旋风分离筒11和脉冲自洁式过滤器12应设在常年上风侧，空分设备距化工厂的水平距离不少于300m，全低压空分吸风口处空气中乙炔允许极限含量为0.5mg/m3，且空气中的含尘量不高30mg/m3。
需要说明的是：本实施例中吸风口空气中有害杂质允许极限含量通过实际检测，符合表1中国家标准的要求。
表1空分设备吸风口空气中部分有害杂质允许极限含量
单位：×106
压缩机组2，用于将空气过滤器1过滤后的空气进行压缩。
空气预冷系统3，包括卧式三层分子筛吸附器31以及冷却塔32，冷却塔32安装在卧式三层分子筛吸附器31的前端，卧式三层分子筛吸附器31包括冷却床311、分子筛分床312和钙基分子筛吸附床313，用于对压缩后的空气进行换热冷却和对空气中的酸碱有害杂质进行去除以及去除水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物。
钝化器4，用于对空气预冷系统3中空气中剩余的水分和二氧化碳以及乙炔进行吸附过滤，使空气得到净化。
液氧循环吸附器5，包括进气管51和出气管52，进气管51与钝化器4的排气管连通，出气管52与钝化器4的进气管51连通；空分设备每小时进入装置的空气量很大，乙炔等碳氢化合物及二氧化碳等杂质由于分子筛吸附不均匀，或多或少会带进塔内。若在流程中没有液空吸附器，则增设液氧自循环吸附系统则更为可靠，这些碳氢化合物的累积，有可能造成制氧机爆炸事故，在该实施例中，液氧循环吸附器5，以液相吸附的方式清除各种碳氢化合物。
在线检测系统6，包括检测管道61、二氧化碳在线检测仪62和水分在线检测仪63，检测管道61与液氧循环吸附器5的出气管52连通，二氧化碳在线检测仪62和水分在线检测仪63安装在检测管道61上，二氧化碳在线检测仪62和水分在线检测仪63内置有通讯模块。在该实施例中，二氧化碳在线检测仪62具体采用二氧化碳在线浓度检测仪sk-600-co2，水分在线检测仪63具体采用德国哈尔卡森hk8近红外在线水分测定仪，用于实时监控检测管道61内二氧化碳和水分的浓度，并且通过通讯模块传递到操作员。
分馏塔7，包括主换热器71和液化器72，用于对净化后的空气进行热交换空气被液化和分离提纯。
具体的，请参阅图2，旋风分离筒11包括旋风筒111，旋风筒111的上方一侧设置有进气端112，旋风筒111的上端端部设置有出气端113，旋风筒111的下端端部设置有过滤端114，过滤端114上安装有过滤布袋115，脉冲自洁式过滤器12为脉冲反吹自洁式空气过滤器，脉冲自洁式过滤器12入口端与旋风分离筒11的出气端113之间通过管道连通。
在进一步的实施例中，空气从旋风分离筒11的进气端112进入，在旋风筒111内做旋转运动，空气中的杂质由于自重的原因会沿着旋风筒111的筒壁向下移动，进入到过滤端114进行过滤处理，空气则向上移动，进入到出气端113，然后通过管道进入到压缩机组2内。
具体的，请参阅图1，压缩机组2为螺杆空气压缩机、离心式压缩机或混流式压缩机。
在进一步的实施例中，压缩机组2采用螺杆空气压缩机，可以高效的对空气进行压缩，然后将压缩后的气体通入到冷却塔32内，在冷却塔32内进行喷淋冷却，然后再通入到卧式三层分子筛吸附器31内。
具体的，请参阅图3，卧式三层分子筛吸附器31还包括外壳314以及将外壳314分成三个空间的隔板315。
在进一步的实施例中，隔板315上均匀开有透气孔，方便空气从冷却床311进入到钙基分子筛吸附床313再进入到分子筛分床312内进行空气的净化作业。
具体的，请参阅图3，冷却床311设置在外壳314内部最上方空间，冷却床311包括冷却翅片3111以及均匀分布在冷却翅片3111上的通孔3112，冷却翅片3111的中部两侧固定连接有支撑杆3113，支撑杆3113的上端固定在外壳314的内壁上，支撑杆3113的下端固定在隔板315上。
在进一步的实施例中，冷却翅片3111外接水冷机组，冷却床311用于对空气进行冷却，设置的支撑杆3113用于将冷却翅片3111进行安装固定在外壳314的内部。
具体的，请参阅图3，钙基分子筛吸附床313设置在外壳314内部中部空间，钙基分子筛吸附床313包括支撑板3131，支撑板3131的上方铺设有一层钙基分子筛吸附剂，钙基分子筛吸附床313用于吸附去除空气中的氧化亚氮。
在进一步的实施例中，钙基分子筛吸附床313的厚度为30cm，铺设的钙基分子筛吸附剂可以有效的空气中的水分和二氧化碳气体。
具体的，请参阅图3，分子筛分床312设置在外壳314内部最下方空间，分子筛分床312包括托板3121，托板3121的上方铺设有一层活性氧化铝层和13x型分子筛，分子筛分床312用于吸附去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物。
在进一步的实施例中，设置的活性氧化铝层和13x型分子可以有效的去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物。
具体的，请参阅图4，冷却塔32包括喷淋管道321和喷淋室322，喷淋管道321安装在喷淋室322的上端，喷淋管道321外接蓄水池，喷淋管道321位于喷淋室322内部的一段均匀分布有雾化喷淋头。主换热器71上均匀分布有的，翅片711的间距为2.5cm。
在进一步的实施例中，主换热器71的翅片711间距设置较大，可以有效的避免液氧中可燃组分与堵塞组分结晶，可能产生堵塞，埋下安全隐患。
本发明的工作原理及使用流程：启动空气过滤器1，空气从旋风分离筒11的进气端112进入，在旋风筒111内做旋转运动，空气中的杂质由于自重的原因会沿着旋风筒111的筒壁向下移动，进入到过滤端114进行过滤处理，空气则向上移动，进入到出气端113，压缩机组2采用螺杆空气压缩机，可以高效的对空气进行压缩，然后将压缩后的气体通入到冷却塔32内，在冷却塔32内进行喷淋冷却，然后再进入到空气预冷系统3内进行除去有害杂质以及水分、二氧化碳和爆炸敏感性高的碳氢化合物，冷却床311用于对空气进行冷却，设置的支撑杆3113用于将冷却翅片3111进行安装固定在外壳314的内部，钙基分子筛吸附床313的厚度为30cm，铺设的钙基分子筛吸附剂可以有效的空气中的水分和二氧化碳气体，设置的活性氧化铝层和13x型分子可以有效的去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物，再通过钝化器4进行进一步的净化处理，然后使用液氧循环吸附器5进行除去空气中的乙烷、乙烯及丙烷等气体，降低空气中碳氢化合物的浓度，降低爆炸的风险，最后通过在线检测系统6对通入分馏塔7的压缩空气进行在线检测，若空气合格则通入到分馏塔7内，若不合格则通过液氧循环吸附器5进行循环净化。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于，包括：
空气过滤器(1)，包括旋风分离筒(11)和脉冲自洁式过滤器(12)，所述旋风分离筒(11)安装在脉冲自洁式过滤器(12)的前端，用于将原料空气中杂质去除；
压缩机组(2)，用于将空气过滤器(1)过滤后的空气进行压缩；
空气预冷系统(3)，包括卧式三层分子筛吸附器(31)以及冷却塔(32)，所述冷却塔(32)安装在卧式三层分子筛吸附器(31)的前端，所述卧式三层分子筛吸附器(31)包括冷却床(311)、分子筛分床(312)和钙基分子筛吸附床(313)，用于对压缩后的空气进行换热冷却和对空气中的酸碱有害杂质进行去除以及去除水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物；
钝化器(4)，用于对空气预冷系统(3)中空气中剩余的水分和二氧化碳以及乙炔进行吸附过滤，使空气得到净化；
液氧循环吸附器(5)，包括进气管(51)和出气管(52)，所述进气管(51)与钝化器(4)的排气管连通，所述出气管(52)与钝化器(4)的进气管(51)连通；
在线检测系统(6)，包括检测管道(61)、二氧化碳在线检测仪(62)和水分在线检测仪(63)，所述检测管道(61)与液氧循环吸附器(5)的出气管(52)连通，所述二氧化碳在线检测仪(62)和水分在线检测仪(63)安装在检测管道(61)上，所述二氧化碳在线检测仪(62)和水分在线检测仪(63)内置有通讯模块；
分馏塔(7)，包括主换热器(71)和液化器(72)，用于对净化后的空气进行热交换空气被液化和分离提纯。
2.根据权利要求1所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述旋风分离筒(11)包括旋风筒(111)，所述旋风筒(111)的上方一侧设置有进气端(112)，所述旋风筒(111)的上端端部设置有出气端(113)，所述旋风筒(111)的下端端部设置有过滤端(114)，所述过滤端(114)上安装有过滤布袋(115)，所述脉冲自洁式过滤器(12)为脉冲反吹自洁式空气过滤器，所述脉冲自洁式过滤器(12)入口端与旋风分离筒(11)的出气端(113)之间通过管道连通。
3.根据权利要求1所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述压缩机组(2)为螺杆空气压缩机、离心式压缩机或混流式压缩机。
4.根据权利要求1所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述卧式三层分子筛吸附器(31)还包括外壳(314)以及将外壳(314)分成三个空间的隔板(315)。
5.根据权利要求4所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述冷却床(311)设置在外壳(314)内部最上方空间，所述冷却床(311)包括冷却翅片(3111)以及均匀分布在冷却翅片(3111)上的通孔(3112)，所述冷却翅片(3111)的中部两侧固定连接有支撑杆(3113)，所述支撑杆(3113)的上端固定在外壳(314)的内壁上，所述支撑杆(3113)的下端固定在隔板(315)上。
6.根据权利要求4所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述钙基分子筛吸附床(313)设置在外壳(314)内部中部空间，所述钙基分子筛吸附床(313)包括支撑板(3131)，所述支撑板(3131)的上方铺设有一层钙基分子筛吸附剂，所述钙基分子筛吸附床(313)用于吸附去除空气中的氧化亚氮。
7.根据权利要求4所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述分子筛分床(312)设置在外壳(314)内部最下方空间，所述分子筛分床(312)包括托板(3121)，所述托板(3121)的上方铺设有一层活性氧化铝层和13x型分子筛，所述分子筛分床(312)用于吸附去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔和气体中其他碳氢化合物。
8.根据权利要求1所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述冷却塔(32)包括喷淋管道(321)和喷淋室(322)，所述喷淋管道(321)安装在喷淋室(322)的上端，所述喷淋管道(321)外接蓄水池，所述喷淋管道(321)位于喷淋室(322)内部的一段均匀分布有雾化喷淋头。
9.根据权利要求1所述的一种具有防爆功能的空分设备，其特征在于：所述主换热器(71)上均匀分布有翅片(711)，所述翅片(711)的间距为1.5-3.5cm。
技术总结