一种低能耗液氮制取装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种低能耗液氮制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机、冷箱。本发明专利技术以空气为原料，分子筛净化空气、采用中压空气正流膨胀加低压污氮气返流膨胀、双塔双冷凝制取高纯度液氮，装置能耗低、氮提取率高。

A Low Energy Consumption Liquid Nitrogen Production Device and Technology

The invention discloses a low energy consumption liquid nitrogen preparation device, which comprises a filter, a turbine air compressor, an air precooling unit, an alternating molecular sieve adsorber, an electric heater, a refrigerating unit, a circulating air compressor, a main heat exchanger, a distillation column I, a condenser evaporator I, a distillation column II, a condenser evaporator II, a supercooler, a first expander, a second expander and a cold box. The invention uses air as raw material, molecular sieve to purify air, medium pressure positive air expansion plus low pressure pollution nitrogen gas reflux expansion, double tower and double condensation to produce high purity liquid nitrogen, which has low energy consumption and high nitrogen extraction rate.

【技术实现步骤摘要】
一种低能耗液氮制取装置及工艺
本专利技术涉及空气分离
，具体涉及一种低能耗液氮制取装置及工艺。
技术介绍
随着电子、瓷业、浮法玻璃等行业的蓬勃发展，对氮气的需求也不断增加。由于液氮产品具有便利贮存、供应方便、保证质量、输送效率高等优点越来越被用户采用，市场潜力很大。如果仅靠空分设备副产品根本就不能满足市场的需求，全液体空分设备的应用已成为一种趋势。全液体空分设备产品生产主要采用低温精馏分离工艺，利用空气中各组分蒸发温度的不同将它们分离并得到液体产品。空分设备的原料是大气，其主要的消耗是能源，尤其对全液体空分能耗的高低更为关键。因此，在全液体空分设备中如何进一步降低能量消耗显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低能耗液氮制取装置及工艺，以解决现有技术的不足。本专利技术采用以下技术方案：一种低能耗液氮制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、第一膨胀机增压端设于冷箱外，主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机设于冷箱内，冷凝蒸发器I设于精馏塔I之上，冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上；过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器依次连接，交替使用的分子筛吸附器的出口分别和主换热器、第一膨胀机增压端连接，主换热器的第一部分冷却出口和冷冻机组连接，冷冻机组和主换热器连接，主换热器的第一完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口连接；第一膨胀机增压端和第一增压后冷却器连接，第一增压后冷却器和主换热器连接，主换热器的第二部分冷却出口和冷冻机组连接，冷冻机组和主换热器连接，主换热器的第三部分冷却出口和第一膨胀机连接，第一膨胀机和主换热器连接，主换热器和循环空压机连接，循环空压机和第二增压后冷却器连接，第二增压后冷却器连至交替使用的分子筛吸附器出口，主换热器第二完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口连接，主换热器第二完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口的连接管路上设有节流阀；精馏塔I顶部的氮气出口和冷凝蒸发器I连接，冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、过冷器连接，过冷器和冷箱外液氮储罐连接，过冷器和冷箱外液氮储罐的连接管路上设有节流阀；精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和冷凝蒸发器I连接，过冷器和冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，冷凝蒸发器I的富氧空气出口、冷凝蒸发器I的液空出口分别和精馏塔II底部的原料进口连接；精馏塔II顶部的低压氮气出口和冷凝蒸发器II连接，冷凝蒸发器II的低压液氮出口分别和精馏塔II顶部、冷箱外液氮储罐连接；精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接，精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II的连接管路上设有节流阀，冷凝蒸发器II的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器部分复热出口和第二膨胀机连接，第二膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和冷箱外放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接。一种低能耗液氮制取工艺，包括如下步骤：步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；步骤二、将纯化后的原料空气和循环增压后空气汇合，部分用于仪表空气，其余分成两股，一股进入主换热器部分冷却，抽出，经低温冷冻机冷却后，引入主换热器继续冷却至饱和温度并带有一定的含湿后进入精馏塔I底部参与精馏；另一股经第一膨胀机增压端增压后引入主换热器部分冷却，抽出，经低温冷冻机冷却后，引入主换热器继续冷却，引出一部分空气进入第一膨胀机膨胀，膨胀后空气经主换热器复热后出冷箱，引入循环空压机，循环增压后和纯化后的原料空气汇合以循环利用，另一部分空气继续冷却至饱和温度后节流进入精馏塔I底部参与精馏；步骤三、空气经精馏塔I精馏后分离为氮气和液空，氮气引入冷凝蒸发器I和液空换热，压力氮气被冷凝为液氮，部分液氮引入精馏塔I作为回流液，其余部分液氮过冷、节流后作为产品液氮；液空经过冷、节流后进入冷凝蒸发器I和氮气换热，液空被汽化为富氧空气，富氧空气和未被汽化的部分液空引入精馏塔II参与精馏；步骤四、富氧空气和液空经精馏塔II精馏后分离为低压氮气和富氧液空，低压氮气引入冷凝蒸发器II和富氧液空换热，低压氮气被冷凝为低压液氮，部分低压液氮引入精馏塔II作为回流液，其余部分低压液氮作为产品液氮；富氧液空节流后引入冷凝蒸发器II和低压氮气换热，富氧液空被汽化为污氮气，污氮气经过冷器、主换热器部分复热后引入第二膨胀机膨胀，膨胀后进入主换热器复热，复热后出冷箱，部分作为再生气由电加热器加热后引入交替使用的分子筛吸附器，其余放空。本专利技术的有益效果：1、本专利技术以空气为原料，分子筛净化空气、采用中压空气正流膨胀加低压污氮气返流膨胀、双塔双冷凝制取高纯度液氮，装置能耗低、氮提取率高。2、本专利技术采用双冷凝蒸发器，设置冷凝蒸发器I，因冷凝蒸发器I中液空中含氧量较精馏塔II低，在精馏塔I精馏压力不变的情况下，可以提高进入冷凝蒸发器I节流后液空的压力，液空被精馏塔I顶部氮气蒸发后直接进入精馏塔II；因此精馏塔II压力提高，在满足冷凝蒸发器II换热的情况下，精馏塔II底部富氧液空节流后压力也相应提高，进而进入第二膨胀机的污氮气压力相应提高，膨胀制冷量增加，装置能耗降低。3、本专利技术一股原料空气经第一膨胀机增压端增压后引出，该股空气压力高，经过主换热器被返流气体冷却时易液化，进一步降低装置能耗。附图说明图1为本专利技术装置示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本专利技术，但并不用来限定本专利技术的实施范围。一种低能耗液氮制取装置，如图1所示，包括过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、电加热器5、冷冻机组14、循环空压机15、主换热器6、精馏塔I9、冷凝蒸发器I10、精馏塔II11、冷凝蒸发器II12、过冷器13、第一膨胀机7、第二膨胀机8、冷箱，过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4、电加热器5、冷冻机组14、循环空压机15、第一膨胀机增压端7-1设于冷箱外，主换热器6、精馏塔I9、冷凝蒸发器I10、精馏塔II11、冷凝蒸发器II12、过冷器13、第一膨胀机7、第二膨胀机8设于冷箱内，冷凝蒸发器I10设于精馏塔I9之上，冷凝蒸发器II12设于精馏塔II11之上；过滤器1、透平空气压缩机2、空气预冷机组3、交替使用的分子筛吸附器4依次连接，交替使用的分子筛吸附器4的出口分别和主换热器6、第一膨胀机增压端7-1连接，主换热器6的第一部分冷却出口和冷冻机组14连接，冷冻机组14和主换热器6连接，主换热器6的第一完全冷却出口和精馏塔I9底部的原料空气进口连接；第一膨胀机增压端7-1和第一增压后冷却器16连接，第一增压后冷却器16和主换热器6连接，主换热器6的第二部分冷却出口和冷冻机组14本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低能耗液氮制取装置，其特征在于，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、第一膨胀机增压端设于冷箱外，主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机设于冷箱内，冷凝蒸发器I设于精馏塔I之上，冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上；过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器依次连接，交替使用的分子筛吸附器的出口分别和主换热器、第一膨胀机增压端连接，主换热器的第一部分冷却出口和冷冻机组连接，冷冻机组和主换热器连接，主换热器的第一完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口连接；第一膨胀机增压端和第一增压后冷却器连接，第一增压后冷却器和主换热器连接，主换热器的第二部分冷却出口和冷冻机组连接，冷冻机组和主换热器连接，主换热器的第三部分冷却出口和第一膨胀机连接，第一膨胀机和主换热器连接，主换热器和循环空压机连接，循环空压机和第二增压后冷却器连接，第二增压后冷却器连至交替使用的分子筛吸附器出口，主换热器第二完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口连接，主换热器第二完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口的连接管路上设有节流阀；精馏塔I顶部的氮气出口和冷凝蒸发器I连接，冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、过冷器连接，过冷器和冷箱外液氮储罐连接，过冷器和冷箱外液氮储罐的连接管路上设有节流阀；精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和冷凝蒸发器I连接，过冷器和冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，冷凝蒸发器I的富氧空气出口、冷凝蒸发器I的液空出口分别和精馏塔II底部的原料进口连接；精馏塔II顶部的低压氮气出口和冷凝蒸发器II连接，冷凝蒸发器II的低压液氮出口分别和精馏塔II顶部、冷箱外液氮储罐连接；精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接，精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II的连接管路上设有节流阀，冷凝蒸发器II的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器部分复热出口和第二膨胀机连接，第二膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和冷箱外放空管道、电加热器连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种低能耗液氮制取装置，其特征在于，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、冷冻机组、循环空压机、第一膨胀机增压端设于冷箱外，主换热器、精馏塔I、冷凝蒸发器I、精馏塔II、冷凝蒸发器II、过冷器、第一膨胀机、第二膨胀机设于冷箱内，冷凝蒸发器I设于精馏塔I之上，冷凝蒸发器II设于精馏塔II之上；过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器依次连接，交替使用的分子筛吸附器的出口分别和主换热器、第一膨胀机增压端连接，主换热器的第一部分冷却出口和冷冻机组连接，冷冻机组和主换热器连接，主换热器的第一完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口连接；第一膨胀机增压端和第一增压后冷却器连接，第一增压后冷却器和主换热器连接，主换热器的第二部分冷却出口和冷冻机组连接，冷冻机组和主换热器连接，主换热器的第三部分冷却出口和第一膨胀机连接，第一膨胀机和主换热器连接，主换热器和循环空压机连接，循环空压机和第二增压后冷却器连接，第二增压后冷却器连至交替使用的分子筛吸附器出口，主换热器第二完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口连接，主换热器第二完全冷却出口和精馏塔I底部的原料空气进口的连接管路上设有节流阀；精馏塔I顶部的氮气出口和冷凝蒸发器I连接，冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、过冷器连接，过冷器和冷箱外液氮储罐连接，过冷器和冷箱外液氮储罐的连接管路上设有节流阀；精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和冷凝蒸发器I连接，过冷器和冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，冷凝蒸发器I的富氧空气出口、冷凝蒸发器I的液空出口分别和精馏塔II底部的原料进口连接；精馏塔II顶部的低压氮气出口和冷凝蒸发器II连接，冷凝蒸发器II的低压液氮出口分别和精馏塔II顶部、冷箱外液氮储罐连接；精馏塔II底...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦霆，何森林，齐砚勇，杨正军，
申请(专利权)人：杭州特盈能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33