【技术实现步骤摘要】
本技术涉及气体生产，具体为一种低能耗生产液氮和氮气的装置。
技术介绍
1、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％，同时需要大量液态氮(液体氮气超过气体氮气30％氮气产量)作为液体产品销售。
2、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，该方法单位产品的能耗比单塔返流富氧气膨胀制冷的制氮工艺及双塔制氮工艺比可以制取30％-100％的液体产品氮气，产品安全可靠，可得到广泛应用，具有良好的市场前景。
3、中国专利：cn202020627394.4一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。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0.2-0.25kwh/nm3n2；高纯氮产品形式多样，生产的高纯氮产
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种低能耗生产液氮和氮气的装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种低能耗生产液氮和氮气的装置，包括高压塔冷凝蒸发器、高压塔、低压塔冷凝蒸发器、低压塔、低压氮气压缩机、中压氮气增压压缩机、液氮过冷器、高温增压透平膨胀机、增压机、液氮泵、主换热器、气液分离器、液氮产品管和低温增压透平膨胀机，所述高压塔冷凝蒸发器的表面连接有管路，所述高压塔冷凝蒸发器的表面开设有高压氮气进口，管路连接于高压塔的表面，管路连接于低压塔冷凝蒸发器的表面，管路连接于低压塔的表面，管路连接于低压氮气压缩机的表面，管路连接于中压氮气增压压缩机的表面，管路连接于液氮过冷器的表面，管路连接于高温增压透平膨胀机的表面，管路连接于低温增压透平膨胀机的表面，所述高压塔的表面设置有原料空气进口，主换热器的表面设置有对应原料空气进口，主换热器的表面设置有高压氮气进口和高压氮气出口，所述高压塔的表面设置有富氧液空进口，所述高压塔冷凝蒸发器的表面设置有液氮出口，对应富氧液空进口和富氧液空出口，所述高压塔冷凝蒸发器的表面设置有所述低压塔的表面设置有富氧气进口，所述低压塔冷凝蒸发器的表面设置有富氧液进口，所述高压塔的表面开设有高压氮气出口。
3、优选的，所述主换热器的原料空气出口连接于高压塔的原料空气进口，所述高压塔的富氧液空出口连接于高压塔冷凝蒸发器的富氧液空进口，所述高压塔冷凝蒸发器，所述高压塔冷凝蒸发器的富氧液空出口连接低压塔的富氧气进口，所述高压塔冷凝蒸发器的富氧液空出口连接低压塔冷凝蒸发器的富氧液进口。
4、优选的，所述高压塔的高压氮气出口连接于高压塔冷凝蒸发器的高压氮气进口，所述高压塔的高压氮气出口连接于主换热器的高压氮气进口，主换热器的高压氮气出口连接于中压氮气增压压缩机入口，主换热器的高压氮气出口连接于高压氮气输出管线。
5、优选的，所述高压塔冷凝蒸发器的液氮出口分别连接液氮泵液氮出口和高压塔的液氮进口，所述低压塔的富氧液空出口连接低压塔冷凝蒸发器的富氧液空进口二，所述低压塔冷凝蒸发器的富氧气出口连接主换热器的富氧气进口，主换热器的富氧气出口连接富氧气输出管线，所述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，所述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和液氮泵的液氮进口；液氮泵的液氮出口连接高压塔的液氮进口。
6、优选的，所述中压氮气增压压缩机出口连接于高温增压透平膨胀机的增压机，中压氮气增压压缩机出口连接于主换热器的中压氮气一入口，增压机的出口连接于低温增压透平膨胀机的增压机入口，增压机出口连接于主换热器的中压氮气二入口，主换热器的中压氮气一出口连接于高温增压透平膨胀机的入口，高温增压透平膨胀机的出口连接于主换热器的压力氮气入口三，主换热器的中压氮气二出口连接于高温增压透平膨胀机的入口，主换热器的中压氮气二出口连接于气液分离器的液氮入口，所述低温增压透平膨胀机的出口连接于主换热器的压力氮气入口四；气液分离器的气相出口连接于低温增压透平膨胀机的出口，气液分离器的气相出口连接于主换热器的压力氮气入口四；气液分离器的液相出口连接于液氮过冷器的液氮入口，液氮过冷器的液氮出口连接于液氮产品管，所述液氮过冷器的液氮出口连接于液氮过冷器的返流低压液氮入口，所述液氮过冷器的返流低压液氮蒸发后的出口管连接于主换热器的低压氮气入口，主换热器的低压氮气出口连接于低压氮气压缩机的入口，低压氮气压缩机的出口连接于中压氮气增压压缩机的入口，主换热器的压力氮气入口三和主换热器的压力氮气入口四在主换热器中汇合后连接主换热器的压力氮气出口，主换热器的压力氮气出口连接于中压氮气增压压缩机的入口，高压塔冷凝蒸发器内部富余的富氧液经v502阀也可以通过自重进入低压塔的塔釜，而不是进入低压塔冷凝蒸发器，所述高压塔冷凝蒸发器内部富余的富氧液可以通过v501阀减少达到高压塔冷凝蒸发器液位平衡，这样高压塔的塔釜将产生富裕的富氧液，可将富氧液经节流阀进入低压塔塔釜或是低压塔冷凝蒸发器，所述高压氮气压力在0.5-1.2mpa，所述高纯氮中n2纯度在99.9％—99.9999％。
7、与现有技术相比，本技术的有益效果是：
8、1、该低能耗生产液氮和氮气的装置，可实现氮气的提取率达到70％-85％；
9、2、该低能耗生产液氮和氮气的装置可实现高压氮气压力在0.5-1.0mpa；
10、3、该低能耗生产液氮和氮气的装置，可实现高纯氮产品形式多样，生产的高纯氮产品可以是气体，也可为大部分或全部为液氮产品，输送至液体储槽贮存；
11、4、该低能耗生产液氮和氮气的装置，所提供的高效生产氮气、液氮的方法，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。
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1.一种低能耗生产液氮和氮气的装置，包括高压塔冷凝蒸发器(1)、高压塔(2)、低压塔冷凝蒸发器(3)、低压塔(4)、低压氮气压缩机(5)、中压氮气增压压缩机(6)、液氮过冷器(7)、高温增压透平膨胀机(8)、增压机、液氮泵、主换热器、气液分离器、液氮产品管和低温增压透平膨胀机(9)，其特征在于：所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面连接有管路，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面开设有高压氮气进口，管路连接于高压塔(2)的表面，管路连接于低压塔冷凝蒸发器(3)的表面，管路连接于低压塔(4)的表面，管路连接于低压氮气压缩机(5)的表面，管路连接于中压氮气增压压缩机(6)的表面，管路连接于液氮过冷器(7)的表面，管路连接于高温增压透平膨胀机(8)的表面，管路连接于低温增压透平膨胀机(9)的表面，所述高压塔(2)的表面设置有原料空气进口，主换热器的表面设置有对应原料空气进口，主换热器的表面设置有高压氮气进口和高压氮气出口，所述高压塔(2)的表面设置有富氧液空进口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面设置有液氮出口，对应富氧液空进口和富氧液空出口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面设置有所述低压塔(4)
2.根据权利要求1所述的一种低能耗生产液氮和氮气的装置，其特征在于：所述主换热器的原料空气出口连接于高压塔(2)的原料空气进口，所述高压塔(2)的富氧液空出口连接于高压塔冷凝蒸发器(1)的富氧液空进口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的富氧液空出口连接低压塔(4)的富氧气进口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的富氧液空出口连接低压塔冷凝蒸发器(3)的富氧液进口。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗生产液氮和氮气的装置，其特征在于：所述高压塔(2)的高压氮气出口连接于高压塔冷凝蒸发器(1)的高压氮气进口，所述高压塔(2)的高压氮气出口连接于主换热器的高压氮气进口，主换热器的高压氮气出口连接于中压氮气增压压缩机(6)。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗生产液氮和氮气的装置，其特征在于：所述高压塔冷凝蒸发器(1)的液氮出口连接于液氮泵和高压塔(2)，所述低压塔(4)的连接于低压塔冷凝蒸发器(3)，所述低压塔冷凝蒸发器(3)的连接于主换热器，所述低压塔(4)的连接于低压塔冷凝蒸发器(3)的高压氮气进口，所述低压塔冷凝蒸发器(3)连接于低压塔(4)，所述低压塔冷凝蒸发器(3)连接于液氮泵，液氮泵连接于高压塔(2)。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗生产液氮和氮气的装置，其特征在于：所述中压氮气增压压缩机(6)连接于高温增压透平膨胀机(8)，所述中压氮气增压压缩机(6)连接于主换热器，增压机连接于低温增压透平膨胀机(9)，增压机连接于主换热器；主换热器连接于高温增压透平膨胀机(8)，高温增压透平膨胀机(8)连接于主换热器；主换热器连接于高温增压透平膨胀机(8)，主换热器连接于气液分离器，低温增压透平膨胀机(9)连接于主换热器，气液分离器连接于低温增压透平膨胀机(9)，所述气液分离器连接于主换热器，气液分离器连接于液氮过冷器(7)，所述液氮过冷器(7)连接于液氮产品管，主换热器连接于低压氮气压缩机(5)入口，低压氮气压缩机(5)连接于中压氮气增压压缩机(6)。
...【技术特征摘要】
1.一种低能耗生产液氮和氮气的装置，包括高压塔冷凝蒸发器(1)、高压塔(2)、低压塔冷凝蒸发器(3)、低压塔(4)、低压氮气压缩机(5)、中压氮气增压压缩机(6)、液氮过冷器(7)、高温增压透平膨胀机(8)、增压机、液氮泵、主换热器、气液分离器、液氮产品管和低温增压透平膨胀机(9)，其特征在于：所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面连接有管路，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面开设有高压氮气进口，管路连接于高压塔(2)的表面，管路连接于低压塔冷凝蒸发器(3)的表面，管路连接于低压塔(4)的表面，管路连接于低压氮气压缩机(5)的表面，管路连接于中压氮气增压压缩机(6)的表面，管路连接于液氮过冷器(7)的表面，管路连接于高温增压透平膨胀机(8)的表面，管路连接于低温增压透平膨胀机(9)的表面，所述高压塔(2)的表面设置有原料空气进口，主换热器的表面设置有对应原料空气进口，主换热器的表面设置有高压氮气进口和高压氮气出口，所述高压塔(2)的表面设置有富氧液空进口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面设置有液氮出口，对应富氧液空进口和富氧液空出口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的表面设置有所述低压塔(4)的表面设置有富氧气进口，所述低压塔冷凝蒸发器(3)的表面设置有富氧液进口，所述高压塔(2)的表面开设有高压氮气出口。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗生产液氮和氮气的装置，其特征在于：所述主换热器的原料空气出口连接于高压塔(2)的原料空气进口，所述高压塔(2)的富氧液空出口连接于高压塔冷凝蒸发器(1)的富氧液空进口，所述高压塔冷凝蒸发器(1)，所述高压塔冷凝蒸发器(1)的富氧液空出口连接低压塔(4)的富氧气进口，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：周大荣，俞俊，
申请(专利权)人：上海启元气体发展有限公司，
类型：新型
国别省市：
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