一种生产高压氮气的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种生产带压氮气的装置，包括：主换热器、高压塔、高压塔冷凝蒸发器、低压塔、低压塔冷凝蒸发器、过冷器和液氮泵；上述各设备之间通过管路连接。本实用新型专利技术可实现氮气的提取率达到65‑75％；高压氮气压力在0.5‑1.2MPa；高纯氮中氮气纯度在99.9000‑99.9999％；能耗在0.2‑0.23KWh/NM

【技术实现步骤摘要】
一种生产高压氮气的装置
本技术涉及气体生产领域，尤其涉及一种生产高压氮气的装置。
技术介绍
随着精密电子工业、生物医药、化工等行业的快速发展，对高纯氮气需求量急剧增大，气体压力为0.5～1.2MPa，氮气纯度99.9％-99.9999％，同时需要少量液态氮(≤5％氮气产量)备用。现有技术的一种空气分离制取压力氮气的装置是采用单塔返流富氧气(废气)膨胀制氮，氮气压力在0.4～1.2MPa，氮气提取率45～58％，由于该工艺进入精馏塔的气体呈气液饱和或带液状态，特别是进入塔釡的液体是不参与精馏的。其能耗在0.26～0.4KWh/NM3N2。另一种空气分离制取压力氮气的装置是采用空气膨胀单塔制氮，氮气压力在0.2～0.3MPa，其能耗在0.23KWh/NM3N2。还有一种空气分离制取压力氮气的装置是采用双塔制氮、低压塔底蒸发的富氧气膨胀制冷(双塔返流)流程，氮气压力在0.2～0.25MPa时，能耗约为0.22KWh/NM3N2。中国专利：ZL200810201071.2空气分离制取压力氮气的装置和方法，将原料空气由主换热器冷却进入增压透平膨胀机膨胀致冷进入低压塔精馏分离，在低压塔顶得到高纯压力氮气作为产品输出。部分原料空气进主换热器冷却后进入高压塔精馏分离，在高压塔顶得到高压氮气可作为产品输出。采用本技术的装置和方法，氮气提取率可达78～86％，氮气压力在0.2～0.3MPa，其能耗在0.18～0.26KWh/NM3N2。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种高效地从空气中分离出较高压力的高纯氮的方法，满足精密电子工业、生物医药、化工等领域中使用高纯氮的需求，本技术满足氮气压力较高的需求同时具有提取率高、能耗低的特点。为实现上述目的，本技术采取的技术方案是：提供一种生产高压氮气的装置，包括：主换热器、高压塔、高压塔冷凝蒸发器、低压塔、低压塔冷凝蒸发器、过冷器和液氮泵；上述各设备之间通过管路连接，连接关系如下：原料空气输入管线连接主换热器的原料空气进口；主换热器的原料空气出口连接高压塔的原料空气进口；高压塔的高压氮气出口分别连接高压塔冷凝蒸发器的高压氮气进口和主换热器的高压氮气进口；主换热器的高压氮气出口连接高压氮气输出管线；高压塔冷凝蒸发器的液氮出口连接高压塔的液氮进口，同时通过液氮泵出口控制阀连接液氮泵的液氮出口；液氮泵的液氮出口通过液氮泵出口控制阀连接高压塔的液氮进口；低压塔的高压氮气出口连接低压塔冷凝蒸发器的高压氮气进口；低压塔冷凝蒸发器的液氮出口分别连接低压塔的液氮进口、液氮泵的液氮进口和液氮输出管线；高压塔的富氧液空出口连接高压塔冷凝蒸发器的富氧液空进口；高压塔冷凝蒸发器的富氧气出口连接低压塔的富氧气进口和低压塔冷凝蒸发器的第一富氧液进口；低压塔的富氧液空出口连接过冷器的低压富氧液空进口；过冷器的低压富氧液空出口连接低压塔冷凝蒸发器的第二富氧液空进口；低压塔冷凝蒸发器的富氧气出口连接过冷器的富氧气进口；过冷器的富氧气出口连接主换热器的第一富氧气进口；主换热器的第二富氧气出口连接富氧气输出管线。优选地，连接关系还可包括：所述高压塔的富氧液空出口连接过冷器的富氧液进口；过冷器的富氧液出口连接高压塔冷凝蒸发器的富氧液空进口。优选地，所述装置还包括：低压透平膨胀机和第一控制阀，位于主换热器中部的第一富氧气出口通过第一控制阀连接低压透平膨胀机的进口；低压透平膨胀机的出口连接主换热器的第二富氧气进口。优选地，所述装置还包括：第一节流阀，所述高压塔的富氧液空出口通过第一节流阀连接所述高压塔冷凝蒸发器的富氧液空进口。优选地，所述装置还包括：第二节流阀，所述高压塔冷凝蒸发器的富氧气出口通过第二节流阀连接所述低压塔冷凝蒸发器的第一富氧液进口。优选地，高压塔塔釜富余的富氧液通过第二节流阀进入低压塔塔釜或低压塔冷凝蒸发器，来减少达到高压塔冷凝蒸发器的液位平衡。优选地，高压塔冷凝蒸发器富余的富氧液通过自重经第二节流阀进入低压塔塔釜，而不进入低压塔冷凝蒸发器。优选地，所述装置还包括：第三节流阀，所述过冷器的低压富氧液空出口通过第三节流阀连接所述低压塔冷凝蒸发器的第二富氧液空进口。优选地，所述装置还包括：第二控制阀，所述低压塔冷凝蒸发器的液氮出口通过第二控制阀连接液氮输出管线。优选地，所述装置还包括：第三控制阀，所述主换热器的高压氮气出口通过第三控制阀连接高压氮气输出管线。本技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本技术可实现氮气的提取率达到65-75％；高压氮气压力在0.5-1.2MPa；高纯氮中氮气纯度在99.9000-99.9999％；能耗在0.2-0.23KWh/NM3N2；高纯氮产品形式多样，生产的高纯氮产品可以是气体，也可为部分液氮产品，输送至液体储槽贮存；本技术所提供的高效生产氮气的方法，以空气为原料，经济实用，产品安全可靠，该方法可得到广泛应用，具有良好的市场前景。附图说明图1为本技术一种生产高压氮气装置的结构示意图；图2为本技术另一种生产高压氮气装置的结构示意图；图3为本技术另一种生产高压氮气装置的结构示意图；图4为本技术另一种生产高压氮气装置的结构示意图；其中的附图标记为：主换热器E1；高压塔C1；高压塔冷凝蒸发器K1；低压塔C2；低压塔冷凝蒸发器K2；过冷器E2；低压透平膨胀机ET01；液氮泵P01；第一节流阀V501；第二节流阀V502；第三节流阀V503；第一控制阀V401；第二控制阀V504；第三控制阀V601。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作出创造性劳动的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，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，但不作为本技术的限定。如图1所示，本技术实施例提供一种生产高压氮气的装置，包括：主换热器E1、高压塔C1、高压塔冷凝蒸发器K1、低压塔C2、低压塔冷凝蒸发器K2、过冷器E2和液氮泵P01；上述各设备之间通过管路连接，连接关系如下：原料空气输入管线连接主换热器E1的原料空气进口；主换热器E1的原料空气出口连接高压塔C1的原料空气进口；高压塔C1的高压氮气出口分别连接高压塔冷凝蒸发器K1的高压氮气进口和主换热器E1的高压氮气进口；主换热器E1的高压氮气出口连接高压氮气输出管线；高压塔冷凝蒸发器K1的液氮出口连接高压塔C1的液氮进口，同时通过液氮泵出口控制阀连接液氮泵P01的液氮出口；液氮泵P01的液氮出口通过液氮泵出口控制阀连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产高压氮气的装置，其特征在于，包括：主换热器(E1)、高压塔(C1)、高压塔冷凝蒸发器(K1)、低压塔(C2)、低压塔冷凝蒸发器(K2)、过冷器(E2)和液氮泵(P01)；上述各设备之间通过管路连接，连接关系如下：/n原料空气输入管线连接主换热器(E1)的原料空气进口；主换热器(E1)的原料空气出口连接高压塔(C1)的原料空气进口；/n高压塔(C1)的高压氮气出口分别连接高压塔冷凝蒸发器(K1)的高压氮气进口和主换热器(E1)的高压氮气进口；主换热器(E1)的高压氮气出口连接高压氮气输出管线；/n高压塔冷凝蒸发器(K1)的液氮出口连接高压塔(C1)的液氮进口，同时通过液氮泵出口控制阀连接液氮泵(P01)的液氮出口；液氮泵(P01)的液氮出口通过液氮泵出口控制阀连接高压塔(C1)的液氮进口；/n低压塔(C2)的高压氮气出口连接低压塔冷凝蒸发器(K2)的高压氮气进口；低压塔冷凝蒸发器(K2)的液氮出口分别连接低压塔(C2)的液氮进口、液氮泵(P01)的液氮进口和液氮输出管线；/n高压塔(C1)的富氧液空出口连接高压塔冷凝蒸发器(K1)的富氧液空进口；高压塔冷凝蒸发器(K1)的富氧气出口连接低压塔(C2)的富氧气进口和低压塔冷凝蒸发器(K2)的第一富氧液进口；低压塔(C2)的富氧液空出口连接过冷器(E2)的低压富氧液空进口；过冷器(E2)的低压富氧液空出口连接低压塔冷凝蒸发器(K2)的第二富氧液空进口；低压塔冷凝蒸发器(K2)的富氧气出口连接过冷器(E2)的富氧气进口；过冷器(E2)的富氧气出口连接主换热器(E1)的第一富氧气进口；主换热器(E1)的第二富氧气出口连接富氧气输出管线。/n...

【技术特征摘要】
1.一种生产高压氮气的装置，其特征在于，包括：主换热器(E1)、高压塔(C1)、高压塔冷凝蒸发器(K1)、低压塔(C2)、低压塔冷凝蒸发器(K2)、过冷器(E2)和液氮泵(P01)；上述各设备之间通过管路连接，连接关系如下：
原料空气输入管线连接主换热器(E1)的原料空气进口；主换热器(E1)的原料空气出口连接高压塔(C1)的原料空气进口；
高压塔(C1)的高压氮气出口分别连接高压塔冷凝蒸发器(K1)的高压氮气进口和主换热器(E1)的高压氮气进口；主换热器(E1)的高压氮气出口连接高压氮气输出管线；
高压塔冷凝蒸发器(K1)的液氮出口连接高压塔(C1)的液氮进口，同时通过液氮泵出口控制阀连接液氮泵(P01)的液氮出口；液氮泵(P01)的液氮出口通过液氮泵出口控制阀连接高压塔(C1)的液氮进口；
低压塔(C2)的高压氮气出口连接低压塔冷凝蒸发器(K2)的高压氮气进口；低压塔冷凝蒸发器(K2)的液氮出口分别连接低压塔(C2)的液氮进口、液氮泵(P01)的液氮进口和液氮输出管线；
高压塔(C1)的富氧液空出口连接高压塔冷凝蒸发器(K1)的富氧液空进口；高压塔冷凝蒸发器(K1)的富氧气出口连接低压塔(C2)的富氧气进口和低压塔冷凝蒸发器(K2)的第一富氧液进口；低压塔(C2)的富氧液空出口连接过冷器(E2)的低压富氧液空进口；过冷器(E2)的低压富氧液空出口连接低压塔冷凝蒸发器(K2)的第二富氧液空进口；低压塔冷凝蒸发器(K2)的富氧气出口连接过冷器(E2)的富氧气进口；过冷器(E2)的富氧气出口连接主换热器(E1)的第一富氧气进口；主换热器(E1)的第二富氧气出口连接富氧气输出管线。


2.根据权利要求1所述的生产高压氮气的装置，其特征在于，连接关系还可包括：所述高压塔(C1)的富氧液空出口连接过冷器(E2)的富氧液进口；过冷器(E2)的富氧液出口连接高压塔冷凝蒸发器(K1)的富氧液空进口。


3.根据权利要求1所述的生产高压氮气的装置，其特征在于，所述装置还包括：低压...

【专利技术属性】
技术研发人员：周大荣，俞健，
申请(专利权)人：上海启元空分技术发展股份有限公司，上海启元特种气体发展有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31