带制冷循环的低能耗制氮装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种带制冷循环的低能耗制氮装置，采用制冷循环用增压透平膨胀机为换热器和两级精馏塔提供冷量；一级精馏塔顶部的氮气一部分直接进行使用，一部分通入冷凝蒸发器中进一步冷却液化；冷凝蒸发器得到的液氮一部分送回一级精馏塔进一步精馏，一部分送到二级精馏塔；二级精馏塔顶部引出的液氮经过液氮过冷器处理之后分成两路，一路作为液氮产品直接排出，一路经过换热器加热后排出；二级精馏塔顶部的氮气部分通入辅助氮冷凝器冷却液化并返回到二级精馏塔参与精馏，另一部分复热后作为较低压力的产品氮气，可继续通过氮压机增压。本实用新型专利技术可从两级精馏塔抽取两股压力不同的氮气出来使用，还通过辅助冷凝器得到液氮，节能效果显著。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种带制冷循环的低能耗制氮装置，采用制冷循环用增压透平膨胀机为换热器和两级精馏塔提供冷量；一级精馏塔顶部的氮气一部分直接进行使用，一部分通入冷凝蒸发器中进一步冷却液化；冷凝蒸发器得到的液氮一部分送回一级精馏塔进一步精馏，一部分送到二级精馏塔；二级精馏塔顶部引出的液氮经过液氮过冷器处理之后分成两路，一路作为液氮产品直接排出，一路经过换热器加热后排出；二级精馏塔顶部的氮气部分通入辅助氮冷凝器冷却液化并返回到二级精馏塔参与精馏，另一部分复热后作为较低压力的产品氮气，可继续通过氮压机增压。本技术可从两级精馏塔抽取两股压力不同的氮气出来使用，还通过辅助冷凝器得到液氮，节能效果显著。【专利说明】带制冷循环的低能耗制氮装置
本技术涉及一种带制冷循环的制氮装置，尤其是一种较大液氮产量且且大幅度降低能耗的制氮装置。
技术介绍
随着新兴光电产业和特殊石化行业等的飞速发展，对氮气产品的需求量越来越大，液氮的储备和需求也越来越受到重视。一般用户希望液体产量变化很大，即一旦贮存系统满或销售不好时希望低液体量生产。液氮生产的能耗较高，制取氮气的空分设备是耗能大户，由于设备长期运行，如何能有效降低能耗至关重要。目前一般的制氮装置液氮产量的调节受很大限制，工况调整较为困难，单精馏塔流程，液体量减少时能耗较高，且能耗较高；双精馏塔流程提取率高，但增压透平膨胀机的膨胀比小，液体产量受限制，液体量增大时，膨胀量大，较大幅度改变膨胀量，对塔的工况变化较大，操作相对困难，最大液体产量也不大，不能满足用户的需求，对于液体产量大的制氮装置显得不再适用。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于:针对上述存在的问题，提供一种带制冷循环的制氮装置，以满足
技术介绍
部分提到的需求，能耗也相对得到降低，并且显著提高了液氮产量，利用高温高焓降，膨胀比大的特点降低了液氮的能耗。本技术采用的技术方案是这样的:一种带制冷循环的低能耗制氮装置，包括制冷循环增压透平膨胀机、换热器、液空液氮过冷器、液氮过冷器、冷凝蒸发器、辅助氮冷凝器、一级精馏塔、二级精馏塔；所述制冷循环增压透平膨胀机增压端与膨胀端之间通过轴连接，增压端入口与洁净干燥空气输送管道连接，增压端出口的管道经过换热器之后连接到膨胀端入口，膨胀端出口的管道经过换热器之后再连回洁净干燥空气输送管道；所述一级精馏塔底端的液空入口与洁净干燥空气输送管道经过换热器后的部分连接，一级精馏塔底端的液空出口管道经过液空液氮过冷器之后通入二级精馏塔，一级精馏塔顶端的氮气出口管道有两根，一根经过换热器之后直接排出氮气供用户使用，另一根通入冷凝蒸发器中对氮气进一步冷却液化；所述冷凝蒸发器底部侧出口管道分成两路，一路将液氮送回一级精馏塔顶部，另一路经过液空液氮过冷器之后通入二级精馏塔顶部，冷凝蒸发器的富氧液空出口管道通入辅助氮冷凝器蒸发侧入口；所述二级精馏塔顶部液氮出口管道与液氮过冷器热端入口连接，冷端出口管路分成两路，一路与冷端入口连接，另一端直接排出，热端出口管路经过液空液氮过冷器、换热器后排出；所述二级精馏塔顶部氮气出口管路分成两路，一路通入辅助氮冷凝器蒸发侧入口，另一路依次经过液空液氮过冷器、换热器之后排出；所述辅助氮冷凝器蒸发侧富氧空气出口管道依次经过液空液氮过冷器、换热器之后与二级精馏塔的氮气出口管路经过换热器的支路会合再排出，底部的液空出口直接排出。对上述方案进行优选，还包括辅助增压透平膨胀机，所述辅助增压透平膨胀机的增压端与膨胀端之间通过轴连接，增压端入口与洁净干燥空气输送管道连接，增压端出口的管道经过换热器之后连接到膨胀端入口，膨胀端出口的管道与二级精馏塔连接。对上述方案进行进一步优选，所述液氮过冷器冷端出口管路分成的两路上均设置有节流阀。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是:1、利用增压透平膨胀机循环制冷，原料空气压力高，膨胀前温度高，膨胀比大，制冷量大，所需膨胀气量小，液氮生产能耗低，为生产较多液体的工况提供保障；液体产量主要通过制冷循环调节，对精馏系统影响小，易于操作，保证产品质量。2、直接从一级精馏塔抽取一定量的压力氮气可供用户使用，再从二级精馏塔顶部抽出的低压氮气中取出部分送入氮气压缩机压缩后再使用；并可根据液体需求情况，调节两股氮气抽出比例，进一步优化降低能耗。3、具有流程组织优化、设备投入成本低、液体产量大、能耗降低显著的特点。4、可根据需要配合使用辅助增压透平膨胀机，将空气膨胀后送入二级精馏塔，充分发挥二级精馏塔的潜能，提高提取率；如不需要大液氮工况时，可停运制冷循环膨胀机，降低能耗。5、通过辅助冷凝器得到液氮，使二级冷凝器回流比增加，提高了提取率，本技术装置通过制冷循环膨胀压力高，利用高温高焓降，膨胀比大高焓降的特点获得较多的液氮产品，大大降低了液氮产品的能耗。【专利附图】【附图说明】图1是本技术实施例1的原理示意图。图2是本技术实施例2的原理示意图。图中标记:ET401为制冷循环增压透平膨胀机、ET402为辅助增压透平膨胀机、Cl为一级精馏塔、C2为二级精馏塔、Kl为冷凝蒸发器、El为换热器、E2为液空液氮过冷器、E3为液氮过冷器、K2为辅助氮冷凝器。【具体实施方式】下面结合附图，对本技术作详细的说明。实施例1:如图1所示，一种带制冷循环的低能耗制氮装置，包括制冷循环增压透平膨胀机ET401、换热器E1、液空液氮过冷器E2、液氮过冷器E3、冷凝蒸发器K1、辅助氮冷凝器K2、一级精馏塔Cl、二级精馏塔C2。所述制冷循环增压透平膨胀机ET401增压端与膨胀端之间通过轴连接，增压端入口与洁净干燥空气输送管道连接，增压端出口的管道经过换热器El之后连接到膨胀端入口，膨胀端出口的管道经过换热器El之后再连回洁净干燥空气输送管道。所述一级精馏塔Cl底端的液空入口与洁净干燥空气输送管道经过换热器El后的部分连接，一级精馏塔Cl底端的液空出口管道经过液空液氮过冷器E2之后通入二级精馏塔C2，一级精馏塔Cl顶端的氮气出口管道有两根，一根经过换热器El之后直接排出，另一根通入冷凝蒸发器Kl。所述冷凝蒸发器Kl底部侧出口管道分成两路，一路送回一级精馏塔Cl顶部，另一路经过液空液氮过冷器E2之后通入二级精馏塔C2顶部，冷凝蒸发器Kl的富氧液空出口管道通入辅助氮冷凝器K2蒸发侧入口。所述二级精馏塔C2顶部液氮出口管道与液氮过冷器E3热端入口连接，冷端出口管路分成两路，一路与冷端入口连接，另一端直接排出，热端出口管路经过液空液氮过冷器E2、换热器El后排出。所述二级精馏塔C2顶部氮气出口管路分成两路，一路通入辅助氮冷凝器K2蒸发侧入口，另一路依次经过液空液氮过冷器E2、换热器El之后排出。所述辅助氮冷凝器K2蒸发侧富氧空气出口管道依次经过液空液氮过冷器E2、换热器El之后排出，底部的液空出口直接排出。其中，制冷循环增压透平膨胀机ET401的膨胀端、换热器E1、液空液氮过冷器E2、液氮过冷器E3、冷凝蒸发器K1、辅助氮冷凝器K2、一级精馏塔Cl、二级精馏塔C2共同设置在一个冷箱内。本实施例的工作原理:1、通过洁净干燥空气输送管道将一部分经空压机压缩并净化的空气引入制冷循环增压透平膨胀机ET401的增压端进行增压，待冷却至常温后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带制冷循环的低能耗制氮装置，其特征在于：包括制冷循环增压透平膨胀机（ET401）、换热器（E1）、液空液氮过冷器（E2）、液氮过冷器（E3）、冷凝蒸发器（K1）、辅助氮冷凝器（K2）、一级精馏塔（C1）、二级精馏塔（C2）；所述制冷循环增压透平膨胀机（ET401）增压端与膨胀端之间通过轴连接，增压端入口与洁净干燥空气输送管道连接，增压端出口的管道经过换热器（E1）之后连接到膨胀端入口，膨胀端出口的管道经过换热器（E1）之后再连回洁净干燥空气输送管道；所述一级精馏塔（C1）底端的液空入口与洁净干燥空气输送管道通过换热器（E1）连接，一级精馏塔（C1）底端的液空出口管道经过液空液氮过冷器（E2）之后通入二级精馏塔（C2），一级精馏塔（C1）顶端的氮气出口管道有两根，一根经过换热器（E1）之后直接排出，另一根通入冷凝蒸发器（K1）；所述冷凝蒸发器（K1）底部侧出口管道分成两路，一路送回一级精馏塔（C1）顶部，另一路经过液空液氮过冷器（E2）之后通入二级精馏塔（C2）顶部，冷凝蒸发器（K1）的富氧液空出口管道通入辅助氮冷凝器（K2）蒸发侧入口；所述二级精馏塔（C2）顶部液氮出口管道与液氮过冷器（E3）热端入口连接，冷端出口管路分成两路，一路与冷端入口连接，另一端直接排出，热端出口管路经过液空液氮过冷器（E2）、换热器（E1）后排出；所述二级精馏塔（C2）顶部氮气出口管路分成两路，一路通入辅助氮冷凝器（K2）蒸发侧入口，另一路依次经过液空液氮过冷器（E2）、换热器（E1）之后排出；所述辅助氮冷凝器（K2）蒸发侧富氧空气出口管道依次经过液空液氮过冷器（E2）、换热器（E1）之后排出，底部的液空出口直接排出。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震宇，陈彩霞，江蓉，任文，
申请(专利权)人：四川空分设备集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川;51