本发明专利技术提供了一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统及方法，空气过滤压缩系统、空气预冷纯化系统、精馏系统、换热系统和膨胀系统，精馏系统包括主氮塔、辅助氮塔；换热系统包括主换热器、主氮塔冷凝器、辅助氮塔冷凝器、过冷器；膨胀系统包括膨胀机，膨胀机具有增压端和膨胀端；各设备部件间经管道进行连接。采用双塔精馏、落地布置、返流膨胀的组织形式，利用液氮泵将辅助氮塔液氮增压后为主氮塔提供部分回流液，同时将部分主氮塔底部过冷液空、主氮塔冷凝器液空送至辅助氮塔参与精馏，辅助氮塔底部液空过冷后为辅助氮塔冷凝器提供冷源。该方法可有效提高氮气及液氮的产量，经济效益显著，系统简单，氮提取率高，运行可靠性及安全性高。高。
【技术实现步骤摘要】
一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种双塔提产制氮系统，特别是涉及一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，本专利技术还涉及一种双塔提产制氮的方法，特别涉及一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统及方法，属于空气低温分离纯化
技术介绍
[0002]伴随半导体、电子信息、生物医药、新材料等新兴产业的快速发展，尤其是动力及储能电池企业的发展，市场对高纯氮的需求量及规模越发壮大，目前，工业上规模化制氮，尤其对于中大型高纯氮制备装置而言，大多采用低温精馏法制氮。
[0003]现有双塔精馏制氮方法及装置存在可改善方面，如专利申请号为“CN107345737A”提供了双塔叠放布置，存在着两相流及布置局限性问题、专利申请号为“CN113310282A”结构布置复杂、正流膨胀能源利用率偏低，专利申请号为“CN212006434U”还存在着氮产品提产的潜力，为此设计一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统及方法来解决上述问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的是为了提供一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统及方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过采用如下技术方案达到：
[0006]一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，采用全低压分子筛吸附预净化、返流膨胀机制冷、双填料氮塔落地布置的工艺组织，包括空气过滤压缩系统、预冷纯化系统、主换热器、过冷器、主氮塔、主氮塔冷凝器、辅助氮塔、辅助氮塔冷凝器和工艺液氮泵；
[0007]主氮塔、辅助氮塔冷凝器分别与塔器复合安装。主氮塔底部富氧液空管线依次与主换热器及主氮塔冷凝器、辅助氮塔相连，主氮塔冷凝器液空管线与辅助氮塔相连，辅助氮塔底部液空依次与主换热器、辅助氮塔冷凝器相连；
[0008]主氮塔氮气管线依次与主换热器、膨胀机相连，主冷凝器蒸发的富氧空气与辅助氮塔相连；
[0009]辅助氮塔冷凝器富氧空气依次与主换热器、膨胀机、主换热器、纯化系统相连，回流液氮分别与过冷器、工艺液氮泵及主氮塔相连。
[0010]优选的，所述富氧液空1经主换热器过冷后分为两部分，一部分进入所述主氮塔冷凝器作为冷源；另一部分经节流后进入辅助氮塔下部参与精馏。
[0011]优选的，主氮塔上部压力氮气通过主换热器复热后，经膨胀机进一步增压后送用户。
[0012]优选的，通过阀门控制隔断双精馏塔连接流路，单精馏塔、双精馏塔切换运行。
[0013]一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮方法，包括如下步骤：
[0014]S100：经过滤压缩、预冷纯化后的纯化空气经主换热器冷却，进入主氮塔底部进行精馏；
[0015]S200：在所述主氮塔的底部获得富氧液空1，富氧液空1经主换热器过冷后分成两
部分，一部分节流后进入所述辅助氮塔下部参与精馏；一部分进入所述主氮塔冷凝器作为冷源，部分被蒸发后的富氧空气1进入辅助氮塔底部参与精馏，浓缩富氧液空1节流后进入辅助氮塔下部参与精馏；
[0016]S300：在所述主氮塔的顶部获得压力氮气，压力氮气分为两部分，一部分进入主氮塔冷凝器作为热源，被液化后回流所述主氮塔，一部分压力氮气通过主换热器复热后，经膨胀机增压端增压后供用户；
[0017]S400：所述辅助氮塔的底部得到富氧液空2，富氧液空2经主换热器过冷后进入所述辅助氮塔冷凝器作为冷源部分蒸发，被蒸发产生的富氧空气2经主换热器复热后去膨胀机膨胀制冷，膨胀后的富氧空气2经主换热器复热至常温后分为两部分送出冷箱，一部分去水冷塔冷却循环水，另一部分作为再生气去电加热器加热后，作为再生气对吸附器分子筛再生；
[0018]S500：所述辅助氮塔顶部得到低压氮气，低压氮气全部进入所述辅助氮塔冷凝器作为热源，被液化后分为三部分，一部分回流所述辅助氮塔；一部分经液氮泵增压后进入所述主氮塔上部，作为回流液；另一部分经过冷器过冷后供用户。
[0019]优选的，所述步骤S200中，所述富氧液空1经主换热器过冷后分为两部分，一部分直接进入所述主氮塔冷凝器作为冷源；另一部分节流后进入辅助氮塔下部参与精馏。
[0020]优选的，所述压力氮气通过主换热器复热后，经膨胀机增压端进一步增压，以提高氮气压力。
[0021]优选的，所述步骤S300中，还包括抽取所述主氮塔主冷凝蒸发器中液化产生的压力液氮作为液氮产品；
[0022]和/或，所述步骤S500中，还包括抽取所述辅助氮塔冷凝器中液化产生的低压液氮作为液氮产品。
[0023]优选的，所述步骤S400中，所述富氧液空2经主换热器过冷后进入所述辅助氮塔冷凝器作为冷源部分蒸发，被蒸发产生的富氧空气2经主换热器复热后去膨胀机膨胀制冷。
[0024]优选的，所述步骤S500中，所述低压液氮经泵增压后进入所述主氮塔上部，作为主氮塔回流液。
[0025]本专利技术的有益技术效果：
[0026]本专利技术提供的一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统及方法，利用主氮塔底部液空过冷后节流进入辅助氮塔参与精馏，可提高氮产量。
[0027]利用主氮塔冷凝器液空节流进入辅助氮塔参与精馏，可提高氮产量；主氮塔冷凝器安全排放量充足，保证了运行的安全性。
[0028]辅助氮塔底部液空过冷后作为辅助冷凝器的唯一冷源，便于控制，操作简单。
[0029]复热后氮气产品经膨胀机增压端增压，提升氮气压力，具备一定的节能效果，尤其适用于对氮气压力高的生产工艺。
[0030]本专利技术可实现单、双塔切换运行，装置的操作弹性大。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施的工艺管道连接示意图；
[0032]图中：100空气过滤器，200原料空压机，300冷冻水泵，400 空气冷却塔，500水冷
塔，600冷水机组，700吸附器，800电加热器，1000主换热器，1100主氮塔，1110主氮塔冷凝器，1200辅助氮塔，1210辅助氮塔冷凝器，1300过冷器，1400工艺液氮泵，1500 增压透平膨胀机。
具体实施方式
[0033]为使本领域技术人员更加清楚和明确本专利技术的技术方案，下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0034]如图1所示，本实施例提供的一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，采用全低压分子筛吸附预净化、返流膨胀机制冷、双填料氮塔落地布置的工艺组织，包括空气过滤压缩系统、预冷纯化系统、主换热器、过冷器、主氮塔、主氮塔冷凝器、辅助氮塔、辅助氮塔冷凝器和工艺液氮泵；
[0035]主氮塔、辅助氮塔冷凝器分别与塔器复合安装。主氮塔底部富氧液空管线依次与主换热器及主氮塔冷凝器、辅助氮塔相连，主氮塔冷凝器液空管线与辅助氮塔相连，辅助氮塔底部液空依次与主换热器、辅助氮塔冷凝器相连；
[0036]主氮塔氮气管线依次与主换热器、膨胀机相连，主冷凝器蒸发的富氧空气与辅助氮塔相连；
[0037]辅助氮塔冷凝器富氧空气依次与主换热器、膨胀机、主换热器、纯化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，其特征在于：采用全低压分子筛吸附预净化、返流膨胀机制冷、双填料氮塔落地布置的工艺组织，包括空气过滤压缩系统、预冷纯化系统、主换热器、过冷器、主氮塔、主氮塔冷凝器、辅助氮塔、辅助氮塔冷凝器和工艺液氮泵；主氮塔、辅助氮塔冷凝器分别与塔器复合安装。主氮塔底部富氧液空管线依次与主换热器及主氮塔冷凝器、辅助氮塔相连，主氮塔冷凝器液空管线与辅助氮塔相连，辅助氮塔底部液空依次与主换热器、辅助氮塔冷凝器相连；主氮塔氮气管线依次与主换热器、膨胀机相连，主冷凝器蒸发的富氧空气与辅助氮塔相连；辅助氮塔冷凝器富氧空气依次与主换热器、膨胀机、主换热器、纯化系统相连，回流液氮分别与过冷器、工艺液氮泵及主氮塔相连。2.根据权利要求1所述的一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，其特征在于：所述富氧液空1经主换热器过冷后分为两部分，一部分进入所述主氮塔冷凝器作为冷源；另一部分经节流后进入辅助氮塔下部参与精馏。3.根据权利要求2所述的一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，其特征在于：主氮塔上部压力氮气通过主换热器复热后，经膨胀机进一步增压后送用户。4.根据权利要求3所述的一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮系统，其特征在于：通过阀门控制隔断双精馏塔连接流路，单精馏塔、双精馏塔切换运行。5.根据权利要求4所述的一种液空过冷返流膨胀双塔提产制氮方法，其特征在于：包括如下步骤：S100：经过滤压缩、预冷纯化后的纯化空气经主换热器冷却，进入主氮塔底部进行精馏；S200：在所述主氮塔的底部获得富氧液空1，富氧液空1经主换热器过冷后分成两部分，一部分节流后进入所述辅助氮塔下部参与精馏；一部分进入所述主氮塔冷凝器作为冷源，部分被蒸发后的富氧空气1进入辅助氮塔底部参与精馏，浓缩富氧液空1节流后进入辅助氮塔下部参与精馏；S300：在所述主氮塔的顶部获得压力氮气，压力氮气分为两部分，一部分进入主氮塔冷凝器作为热源，被液...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾大海，黄震宇，王先宪，樊伟，
申请(专利权)人：四川空分集团工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。