一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置制造方法及图纸

一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置，该装置由空压机、预冷纯化系统，循环氮气增压机及冷箱系统组成，所述空压机前方设有空气过滤器，后方设置预冷纯化系统，空气通过空气过滤器进入空气透平压缩机内压缩至约4bar后，送入预冷纯化系统。空气在预冷纯化系统内经空冷塔冷却，分子筛除杂后，进入冷箱系统。空气经板式换热器冷却至接近饱和后，进入低温精馏塔精馏后获得低压氮气及液空，该股低压氮气通过换热器复热出冷箱，一部分去膨胀机增压端增压后作为产品，一部分进入循环氮气压缩机。氮气经循环氮气压缩机加压后，一部分作为产品，一部分作为膨胀量。本实用新型专利技术具有能够大幅度提高低温精馏制氮装置的提取率，降低空分装置的能耗等优点。等优点。等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置


[0001]本技术涉及的是一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置，更具体的说，通过精馏塔、循环氮气压缩机与膨胀机组的高效耦合来生产大量多规格纯氮的装置。

技术介绍

[0002]氮气占大气组分的78%左右，其性质不活泼，具有化学惰性，是一种的应用领域广泛的工业气体，被广泛应用在化工生产、装备制造、食品保鲜、激光切割等领域。目前的纯氮生产设备主要采用低温精馏方法，低温精馏分离作为空分领域应用范围最广的方法已有上百年的历史，目前广泛应用于冶金、化工、玻璃、电子等各个行业领域。
[0003]随着各行各业技术的快速发展，生产过程中对氮气的需求量迅速增加。同时伴随着产业多元化的发展趋势，生产工艺的多样化也导致生产对氮气产品的规格需求也越来越多。因此，能够适应大量及多规格氮气提取，同时能有效降低能耗的空分设备工艺流程应用前景广泛。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置，此装置可以大幅度减小原料气体的加工量，并且降低了原料气体压缩机的排气压力，从而有效降低氮气制备的能耗。本技术的目的是通过如下技术方案来完成的：一种使用单个精馏塔联合循环氮气压缩机生产大量多规格纯氮的装置，该装置由空压机、预冷纯化系统、循环氮气压缩机、冷箱系统组成，相互之间通过管道进行连接，其中预冷纯化系统由空冷塔、水冷塔、冷却水泵、冷冻水泵、冷水机组、分子筛吸附器和再生加热器组成，所述冷箱系统由板式换热器、低压精馏塔、膨胀机增压端、增压端后冷却器、冷凝蒸发器、膨胀机膨胀端、气液分离器和液氮过冷器组成，所述空压机前方设有空气过滤器，后方设置预冷纯化系统，空气通过空气过滤器进入空压机内压缩至约4bar后，送入预冷纯化系统。空气在预冷纯化系统内经空冷塔冷却，分子筛吸附器除杂后，进入冷箱系统。空气经板式换热器冷却至接近饱和后，进入低压精馏塔精馏后获得低压氮气及液空，该股低压氮气通过换热器复热出冷箱，一部分去膨胀机增压端增压后作为产品，一部分进入循环氮气压缩机。氮气经循环氮气压缩机加压后，一部分作为产品，一部分返回换热器作为膨胀量。
[0005]作为优选：所述低压精馏塔底部获得低压富氧液空顶部获得低压氮气A，富氧液空节流至常压后送入冷凝蒸发器的蒸发侧，与低压精馏塔顶部的低压氮气换热后气化得到污氮气，低压氮气A经板式换热器复热至常温后出冷箱，分为两股：一股去膨胀机增压端继续增压至5
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6公斤，进入增压端后冷却器，冷却至常温后作为低压氮气产品送入用户产品氮气管网；一股去循环氮气压缩机继续增压。
[0006]作为优选：所述循环氮气压缩机的低压氮气增压至约40公斤后分为两部分，一部分作为中压氮气产品送入用户管网中，一部分作为中压膨胀量去板式换热器与返流污氮换热后，从换热器中部抽出去膨胀机膨胀端，膨胀后的带液氮气送入气液分离器，分离得到液
氮A和低压氮气B。
[0007]作为优选：所述液氮A分为两部分，一部分作为回流液氮，返流回低压精馏塔参与精馏，一部分去液氮过冷器，过冷后的液氮C分为两部分，一部分作为液氮产品，一部分作为过冷器冷源氮气节流至常压，返流与液氮过冷器换热后，与污氮气B并流得到污氮气C。
[0008]作为优选：所述污氮气经板式换热器复热后出冷箱，分为两股，一股作为分子筛再生气源去再生加热器，一股作为水冷塔用污氮气A。
[0009]本技术具有以下特点：
[0010]1）本技术通过精馏系统中的低压精馏塔与一台低压冷凝蒸发器耦合以实现二者的热量交换，从而保持精馏过程的稳定进行。本技术利用低压精馏塔底部的富氧液空在节流后作为自身冷源，相较常规空分，蒸发侧液体中氧含量的降低能有效降低了空气压缩机的排气压力，蒸发后的富氧空气直接作为污氮气去分子筛系统作为再生气源或去水冷塔冷却循环水。
[0011]2）本技术氮气产品提取率高，循环氮气压缩机与中压膨胀机的组合使膨胀后有大量液氮灌入低压精馏塔，有效调整下塔的回流比，使低压塔中的精馏效率提升，氮气提取率增加。
[0012]3）本技术氮气产品规格多样化，根据下游工艺的需要，通过循环氮气压缩机及膨胀机组的系统的耦合，可生产多种规格的氮气。
[0013]4）本技术通过膨胀机组的系统的耦合，可选择单台中压膨胀机或一台中压膨胀机和一台低压膨胀机的配置形式，同时调整膨胀量，可根据工艺需求在极大范围内调整液氮产品的产量。
[0014]5）本技术为单塔制氮精馏系统，精馏系统与压缩机组与膨胀机组的匹配简洁，调整灵活。
[0015]本技术采用的单塔精馏方法能够有效提高单塔制单装置的提取率，并降低空压机排压，减少制单装置的能耗。在流程布置方面更是有极大的自由度，可根据不同气体和液体氮产品的规格对循环氮气压缩机及膨胀机组进行优化配置，达到最佳能耗点。单个精馏塔操作灵活，调整快捷的特点也得到保留。
附图说明
[0016]图1是本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图对本技术作详细的介绍：如图1所示，一种使用单个精馏塔联合循环氮气压缩机生产大量多规格纯氮的装置，该装置由空压机3、预冷纯化系统、循环氮气压缩机21、冷箱系统组成，相互之间通过管道进行连接，其中预冷纯化系统由空冷塔4、水冷塔5、冷却水泵7、冷冻水泵9、冷水机组10、分子筛吸附器12和再生加热器38组成，所述冷箱系统由板式换热器14、低压精馏塔15、膨胀机增压端18、增压端后冷却器19、冷凝蒸发器22、膨胀机膨胀端26、气液分离器28和液氮过冷器32组成，所述空压机3前方设有空气过滤器2，后方设置预冷纯化系统，空气通过空气过滤器2进入空压机3内压缩至约4bar后，送入预冷纯化系统。空气在预冷纯化系统内经空冷塔4冷却，分子筛吸附器12除杂后，进入冷箱
系统。空气经板式换热器14冷却至接近饱和后，进入低压精馏塔15精馏后获得低压氮气及液空，该股低压氮气通过换热器14复热出冷箱，一部分去膨胀机增压端18增压后作为产品，一部分进入循环氮气压缩机21。氮气经循环氮气压缩机21加压后，一部分作为产品，一部分返回换热器14作为膨胀量。
[0018]所述低压精馏塔底部获得低压富氧液空17顶部获得低压氮气A16，富氧液空17节流至常压后送入冷凝蒸发器22的蒸发侧，与低压精馏塔15顶部的低压氮气换热后气化得到污氮气B23，低压氮气A 16经板式换热器14复热至常温后出冷箱，分为两股：一股去膨胀机增压端18继续增压至5
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6公斤，进入增压端后冷却器19，冷却至常温后作为低压氮气产品20送入用户产品氮气管网；一股去循环氮气压缩机21继续增压。
[0019]所述循环氮气压缩机21的低压氮气增压至约40公斤后分为两部分，一部分作为中压氮气产品24送入用户管网中，一部分作为中压膨胀量25去板式换热器14与返流污氮换热后，从换热器中部抽出去膨胀机膨胀端26，膨胀后的带液氮气27送入气液分离器28，分离得到液氮A29和低压氮气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置，该装置由空压机（3）、预冷纯化系统、循环氮气压缩机（21）、冷箱系统组成，相互之间通过管道进行连接，其中预冷纯化系统由空冷塔（4）、水冷塔（5）、冷却水泵（7）、冷冻水泵（9）、冷水机组（10）、分子筛吸附器（12）和再生加热器（38）组成，所述冷箱系统由板式换热器（14）、低压精馏塔（15）、膨胀机增压端（18）、增压端后冷却器（19）、冷凝蒸发器（22）、膨胀机膨胀端（26）、气液分离器（28）和液氮过冷器（32）组成，其特征在于：所述空压机（3）前方设有空气过滤器（2），后方设置预冷纯化系统，空气通过空气过滤器（2）进入空压机（3）内压缩至约4bar后，送入预冷纯化系统，空气在预冷纯化系统内经空冷塔（4）冷却，分子筛吸附器（12）除杂后，进入冷箱系统，空气经板式换热器（14）冷却至接近饱和后，进入低压精馏塔（15）精馏后获得低压氮气及液空，该股低压氮气通过换热器（14）复热出冷箱，一部分去膨胀机增压端（18）增压后作为产品，一部分进入循环氮气压缩机（21），氮气经循环氮气压缩机（21）加压后，一部分作为产品，一部分返回换热器（14）作为膨胀量。2.根据权利要求1所述的使用单个精馏塔生产纯氮的装置，其特征在于：所述低压精馏塔底部获得低压富氧液空（17）顶部获得低压氮气A（16），富氧液空（17）节流至常压后送入冷凝蒸发器（22）的蒸发侧，与低压精馏塔（15）顶部的低压氮气换热后气化得到污...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳利建，姚蕾，蒋云云，陆峰，张振，谭芳，孙健，彭旭东，韩一松，
申请(专利权)人：杭氧集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：