一种利用热泵技术生产富氧气和高压高纯氮气的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种利用热泵技术生产富氧气和高压高纯氮气的装置，包括空气压缩系统、预冷纯化系统、膨胀机、水冷却器和冷箱，所述空气压缩系统包括空压机及空气增压机，所述冷箱内设置有主换热器、过冷器、液氧泵、液氮泵、精馏塔及纯氮塔，所述精馏塔包括下塔和上塔，上塔和下塔之间设有冷凝蒸发器，所述纯氮塔内底部设置有蒸发器，纯氮塔内顶部设有冷凝器。本发明专利技术的目的在于克服现有技术中下塔氮气过度精馏以及高压氮气需要用到的氮气压缩机等问题，利用热泵技术提供一种能耗低、投资少、占地面积小，且经济合理的深冷分离获得富氧气和高压、高纯氮气的装置及方法。

【技术实现步骤摘要】
一种利用热泵技术生产富氧气和高压高纯氮气的装置及方法
本专利技术属于空气分离
，具体涉及一种利用热泵技术生产富氧气和高压高纯氮气的装置及方法。
技术介绍
随着科技不断发展，新的工业领域不断开拓，对工业气体氧气、氮气的要求不断变化。一些行业如石化、冶炼等领域，出现了同时要求生产富氧气和部分高纯度氮气的要求，产品富氧气压力2～6bar，氮气压力要求较高7～25bar。针对此类产品要求的空分装置，如果采用变压吸附方案，目前变压吸附设备只生产单一产品，且不宜用于大规模工业用气，所以需要设置多套变压吸附装置，且不能制取液体产品。投资大，能耗高，占地面积大，不科学不合理。如果采用传统或之前已有的深冷空分装置，最优化的选择是富氧气选用内压缩流程，设置液氧蒸发器用增压空气汽化液氧；高压、高纯氮气采用空分下塔精馏抽取压力氮气，复热出冷箱后设置氮气压缩机压缩的方式获得产品。此方案需要留意两个问题：一、产品氮气从下塔抽取，下塔需要将流程中需要的所有气、液氮（包含产品氮气和上、下塔精馏所需的回流液氮）全部精馏至高纯度，其中产品氮气占的比例仅有不到1/20，造成过度精馏，使下塔塔板数翻倍，塔高增加，相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用热泵技术生产富氧气和高压、高纯氮气的装置，其特征在于：包括空气压缩系统、预冷纯化系统、膨胀机、水冷却器和冷箱，所述空气压缩系统包括空压机及空气增压机，所述冷箱内设置有主换热器、过冷器、液氧泵、液氮泵、精馏塔及纯氮塔，所述精馏塔包括下塔和上塔，上塔和下塔之间设有冷凝蒸发器，所述纯氮塔内底部设置有蒸发器，纯氮塔内顶部设有冷凝器；所述空压机的出口与预冷纯化系统的进口相连接，预冷纯化系统的气体出口连通有第一管路、第二管路及第三管路；所述第一管路经主换热器后与下塔下部相连，所述第二管路依次经空气增压机及主换热器后与蒸发器相连，蒸发器的冷凝侧出口与下塔的中部相连接，所述第三管路依次经膨胀机的增压端...

【技术特征摘要】
1.一种利用热泵技术生产富氧气和高压、高纯氮气的装置，其特征在于：包括空气压缩系统、预冷纯化系统、膨胀机、水冷却器和冷箱，所述空气压缩系统包括空压机及空气增压机，所述冷箱内设置有主换热器、过冷器、液氧泵、液氮泵、精馏塔及纯氮塔，所述精馏塔包括下塔和上塔，上塔和下塔之间设有冷凝蒸发器，所述纯氮塔内底部设置有蒸发器，纯氮塔内顶部设有冷凝器；所述空压机的出口与预冷纯化系统的进口相连接，预冷纯化系统的气体出口连通有第一管路、第二管路及第三管路；所述第一管路经主换热器后与下塔下部相连，所述第二管路依次经空气增压机及主换热器后与蒸发器相连，蒸发器的冷凝侧出口与下塔的中部相连接，所述第三管路依次经膨胀机的增压端、水冷却器、主换热器及膨胀机的膨胀端后与上塔中部相连；所述下塔底部的液体出口连接有第四管路，所述第四管路经过冷器后与上塔的中部相连；冷凝蒸发器的冷凝侧液体出口分别连接有第五管路及第六管路，所述第五管路经过冷器后与上塔的顶部相连，所述第六管路经液氮泵后与纯氮塔下部相连；纯氮塔底部的液体出口连接有第七管路，所述第七管路经过冷器后与上塔的顶部相连；所述上塔顶部的污氮气出口连接有第八管路，所述第八管路依次经过冷器及主换热器后延伸至冷箱外；所述纯氮塔顶部的气体出口连接有第九管路，所述第九管路经主换热器后延伸至冷箱外；所述冷凝蒸发器的液氧侧出口连接有第十管路，所述第十管路依次经液氧泵、冷凝器及主换热器后延伸至冷箱外。2.根据权利要求1所述的利用热泵技术生产富氧气和高压、高纯氮气的装置，其特征在于：所述下塔理论塔板数为15~20或对应实际塔盘数为22~30盘的筛板塔。3.根据权利要求1所述的利用热泵技术生产富氧气和高压、高纯氮气的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤雁婷，孟松涛，郭泉辉，马新起，李娟，赵静静，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41