一种用于空气分离的氮气循环系统技术方案

本实用新型专利技术公开了涉及空气分离技术领域，具体公开了一种用于空气分离的氮气循环系统，包括分馏塔、换热器、循环氮压机、高温膨胀机、低温膨胀机、第一增压机后冷却器、第二增压机后冷却器、第一连接管路、第二连接管路和第三连接管路，分馏塔的底部腔室设置有相连通的出气口和回气口，分馏塔的顶部腔室设置有回流口，高温膨胀机具有高温膨胀端和高温增压端，低温膨胀机具有低温膨胀端和低温增压端。本实用新型专利技术的一种用于空气分离的氮气循环系统，采用分馏塔中分离出来的氮气作为冷量的传递介质，以提供空气分离过程中所需的冷量，从而达到降低生产成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空气分离的氮气循环系统
本技术涉及空气分离
，尤其涉及一种用于空气分离的氮气循环系统。
技术介绍
空气分离简称空分，是指利用空气中各组分物理性质不同，采用深度冷冻、吸附、膜分离等方法从空气中分离出氧气、氮气，或同时提取氦气、氩气等稀有气体的过程。空气的分离过程一般为：首先，外部环境中的空气通过过滤器初步过滤掉颗粒较大的杂质；其次，通过空气压缩机进行压缩，以获得较高压力的空气；然后，使空气进入第一冷却塔进行降温预冷，以获得温度较低的空气；再接着，将空气通入纯化系统，去除空气中的水分以及其他气体杂质；最终，将高压、纯净的空气送入分馏塔中进行分离。在整个空气分离的过程中，管道内的空气需要通过换热器获取冷量，从而降低至所需的温度，但是现有的空气分离过程中，冷量的供给系统设置不够合理，增加了生产成本。
技术实现思路
本技术旨在至少解决上述所提及的技术问题之一，提供一种用于空气分离的氮气循环系统，采用分馏塔中分离出来的氮气作为冷量的传递介质，以提供空气分离过程中所需的冷量，从而达到降低生产成本的目的。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种用于空气分离的氮气循环系统，包括分馏塔、换热器、循环氮压机、高温膨胀机、低温膨胀机、第一增压机后冷却器、第二增压机后冷却器、第一连接管路、第二连接管路和第三连接管路，分馏塔的底部腔室设置有相连通的出气口和回气口，分馏塔的顶部腔室设置有回流口，高温膨胀机具有高温膨胀端和高温增压端，低温膨胀机具有低温膨胀端和低温增压端；其中，第一连接管路的一端连接出气口，另一端依次经过换热器、循环氮压机、高温增压端、第一增压机后冷却器、低温增压端、第二增压机后冷却器，再经过换热器后，与回气口连接；第二连接管路一端连接在换热器与回气口之间的第一连接管路上，另一端经过低温膨胀端后连接在换热器与循环氮压机之间的第一连接管路上；第三连接管路的一端连接在循环氮压机与高温增压端之间的第一连接管路上，另一端依次经过换热器和高温膨胀端，再经过换热器后，连接在换热器与循环氮压机之间的第一连接管路上。优选的，还包括调温管路，所述调温管路的一端连接在第二连接管路与回气口之间的第一连接管路上，另一端连接在第二连接管路上，以调节第二连接管路中的氮气的温度。优选的，所述第二连接管路上设置有温度检测装置，调温管路上设置有第一调节阀，控制装置通过接收温度检测装置的温度信号，控制第一调节阀的开度。优选的，所述第二连接管路上位于低温膨胀端与换热器之间设置有气液分离罐，气液分离罐的底部通过回流管路与回流口连通，第二连接管路分别连接气液分离罐的中部和顶部。优选的，所述气液分离罐内设置有液位检测装置，回流管路上设置有与液位检测装置连接的第二调节阀，所述液位检测装置通过检测的液位信号，控制第二调节阀的开闭。优选的，所述分馏塔的顶部通过冷却管路与冷却水塔连通，以向冷却水塔中通入低温氮气，从而对冷却水塔中的冷却水进行冷却。有益效果是：与现有技术相比，本技术的一种用于空气分离的氮气循环系统通过采用分馏塔中分离出来的氮气作为冷量的传递介质，通过对氮气进行压缩、膨胀以及冷却，以将冷量存储在氮气中，并通过换热器使得氮气中的冷量释放出来，以获取空气分离过程中所需的冷量，管路结构设置合理，能够对氮气进行循环利用，降低了生产成本，同时通过高温增压端和低温增压端对氮气进行两次增压，能够获取更高压力的氮气，为后续高压膨胀制取更多冷量做准备。附图说明以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：图1为本技术的一种用于空气分离的氮气循环系统。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件，当部件被称为“设置在中部”，不仅仅是设置在正中间位置，只要不是设置在两端部都属于中部所限定的范围内。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。如图1所示，一种用于空气分离的氮气循环系统，包括分馏塔1、换热器2、循环氮压机3、高温膨胀机4、低温膨胀机5、第一增压机后冷却器6、第二增压机后冷却器7、第一连接管路8、第二连接管路9和第三连接管路10，分馏塔1的底部腔室设置有相连通的出气口11和回气口12，分馏塔1的顶部腔室设置有回流口13，本实施方式中的分馏塔1为现有结构，具体不作过多赘述，其能够用于对纯化后的空气进行分馏处理，以分离出氧气、氮气和氩气等，高温膨胀机4和低温膨胀机5均采用透平膨胀机，高温膨胀机4具有高温膨胀端14和高温增压端15，低温膨胀机5具有低温膨胀端16和低温增压端17；其中，第一连接管路8的一端连接出气口11，另一端依次经过换热器2、循环氮压机3、高温增压端15、第一增压机后冷却器6、低温增压端17、第二增压机后冷却器7，再又一次经过换热器2后，与回气口12连接，使得分馏塔1内的氮气从出气口11流出，经过第一连接管路8后，通过回气口12再流回分馏塔1内，以构成一气体回路；第二连接管路9一端连接在换热器2与回气口12之间的第一连接管路8上，另一端经过低温膨胀端16后连接在换热器2与循环氮压机3之间的第一连接管路8上；第三连接管路10的一端连接在循环氮压机3与高温增压端15之间的第一连接管路8上，另一端依次经过换热器2和高温膨胀端14，再经过换热器2后，连接在换热器2与循环氮压机3之间的第一连接管路8上。在氮气循环过程中，分馏塔1中分离出来的低温氮气通过第一连接管路8在换热器2中释放冷量，温度升高，然后经过循环氮压机3进行压缩，使得压力增大，温度升高，然后分成两路进行输送：其中一路氮气继续沿着第一连接管路8输送，依次经过高温增压端初步增压、第一增压机后冷却器6初步冷却、低温增压端进一步增压、第二增压机后冷却器7进一步冷却后变成高压氮气，高压氮气再次经过换热器2吸收冷量温度降低后，其中一部分通过第一连接管路8从回气口12流回分馏塔1内，另一部分流入第二连接管路9中，经过低温膨胀端16进行膨胀后存储冷量，然后再经过换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于空气分离的氮气循环系统，其特征在于，包括分馏塔(1)、换热器(2)、循环氮压机(3)、高温膨胀机(4)、低温膨胀机(5)、第一增压机后冷却器(6)、第二增压机后冷却器(7)、第一连接管路(8)、第二连接管路(9)和第三连接管路(10)，分馏塔(1)的底部腔室设置有相连通的出气口(11)和回气口(12)，分馏塔(1)的顶部腔室设置有回流口(13)，高温膨胀机(4)具有高温膨胀端(14)和高温增压端(15)，低温膨胀机(5)具有低温膨胀端(16)和低温增压端(17)；/n其中，第一连接管路(8)的一端连接出气口(11)，另一端依次经过换热器(2)、循环氮压机(3)、高温增压端(15)、第一增压机后冷却器(6)、低温增压端(17)、第二增压机后冷却器(7)，再经过换热器(2)后，与回气口(12)连接；/n第二连接管路(9)一端连接在换热器(2)与回气口(12)之间的第一连接管路(8)上，另一端经过低温膨胀端(16)后连接在换热器(2)与循环氮压机(3)之间的第一连接管路(8)上；/n第三连接管路(10)的一端连接在循环氮压机(3)与高温增压端(15)之间的第一连接管路(8)上，另一端依次经过换热器(2)和高温膨胀端(14)，再经过换热器(2)后，连接在换热器(2)与循环氮压机(3)之间的第一连接管路(8)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于空气分离的氮气循环系统，其特征在于，包括分馏塔(1)、换热器(2)、循环氮压机(3)、高温膨胀机(4)、低温膨胀机(5)、第一增压机后冷却器(6)、第二增压机后冷却器(7)、第一连接管路(8)、第二连接管路(9)和第三连接管路(10)，分馏塔(1)的底部腔室设置有相连通的出气口(11)和回气口(12)，分馏塔(1)的顶部腔室设置有回流口(13)，高温膨胀机(4)具有高温膨胀端(14)和高温增压端(15)，低温膨胀机(5)具有低温膨胀端(16)和低温增压端(17)；
其中，第一连接管路(8)的一端连接出气口(11)，另一端依次经过换热器(2)、循环氮压机(3)、高温增压端(15)、第一增压机后冷却器(6)、低温增压端(17)、第二增压机后冷却器(7)，再经过换热器(2)后，与回气口(12)连接；
第二连接管路(9)一端连接在换热器(2)与回气口(12)之间的第一连接管路(8)上，另一端经过低温膨胀端(16)后连接在换热器(2)与循环氮压机(3)之间的第一连接管路(8)上；
第三连接管路(10)的一端连接在循环氮压机(3)与高温增压端(15)之间的第一连接管路(8)上，另一端依次经过换热器(2)和高温膨胀端(14)，再经过换热器(2)后，连接在换热器(2)与循环氮压机(3)之间的第一连接管路(8)上。


2.根据权利要求1所述的一种用于空气分离的氮气循环系统，其特征在于，还包括调温管路(26)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕志强，刘刚，
申请(专利权)人：广西来宾海湾空分气体有限公司，
类型：新型
国别省市：广西;45