一种高压氮及低压氧的生产设备制造技术

本实用新型专利技术提供一种高压氮及低压氧的生产设备，该设备包括三座精馏塔，高压塔、氮塔及氧塔，氮塔底部设置再沸器、氧塔设置在氮塔顶部，氧塔设置冷凝蒸发器，空气在高压塔内分离出的液氮和富氧液空进入氮塔，在氮塔中分离成带压力的氮气和富氧液，从氮塔底部设置富氧液抽口；富氧液进入氧塔中精馏，纯氧从塔釜得到。采用本实用新型专利技术一种高压氮及低压氧的生产设备可实现压力氮气和纯氧的同时回收，得到的压力氮气(其氧含量＜3ppm)的提取率达75～80％，氮气压力达0.4～0.5MPa；纯氧(≥99.6％O2)的提取率可达40～70％，压力达0.02～0.05MPa，而且氧气、氮气综合电耗仅为0.18～0.2KWh/NM3(N2+O2)，可有效节约外部能源的消耗，更环保。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种气体分离设备，尤其涉及一种高压氮及低压氧的生产设备。
技术介绍
随着浮法玻璃、化工等行业的快速发展，对高压氮气、低压氧需求量急剧增大， 而且通常浮法玻璃行业在使用的高纯氮气具有较高的要求，一般氮气压力达到0.2 0. 5MPa,纯度达 99. 999% (O2 浓度彡 3ppm)。传统空分流程中，采用氮气和氧气的单独制备工艺。氮气的制备工艺有1)单塔正流制氮流程，其制备的氮气压力可达0. 2 0. 3MPa, 氮气提取率阳 65% ；2)单塔返流制氮流程，其制备的氮气压力达0.4MI^ IMPa，氮气提取率达到43 58% ；3)双塔返流制氮流程，制得的氮气压力达0. 2 0. 3MPa，氮气提取率达60 71% ；4)双塔正流，如中国专利CN2000201071. 2提供的一种空气分离制取气的装置及方法，采用“双塔正流”制氮流程，可制得的氮气压力达0. 15 0. 4MPa，氮气提取率可达78 86%。传统制取纯度99. 6%以上氧气的空分流程一般采用全低压增压空气膨胀流程，氮气纯度< 3ppm，氧气纯度达到99. 6%以上，制氧能耗为0. 45-0. 6KWh/匪3，制备过程中，产生的副产品氮气压力< 0. 05MPa,低压氮气不能直接输送，需增加氮气压缩机，而且氮气纯度不能满足浮法玻璃的需求。在空气中，氮气的含量达78%，氧气含量达21%，无论氮气制备工艺还是氧气的制备工艺都会产生大量的低纯度的副产物。传统的高压氮与低纯氧的制备工艺都会造成大量能源浪费。为了达到节能减排的要求，从空分过程中直接生产高提取率、带压力的高纯氮、低纯氧是非常具有价值的。如专利US006230519B1公开了一种生产气态氮和气态氧的低温空气分离方法，将空气低温精馏并在低压塔内分离成富氧流体和副氮流体，然后根据密度不同分别从低压塔上下部回收氮气和氧气，该方法制冷降温过程复杂。专利CN1038514A公开了一种生产高压氧和高压氮的空气分离流程，将空气压缩、吸附除杂后通过双级精馏塔进行精馏，由于氮气和氧气均在同一塔内进行精馏，生产效率低。
技术实现思路
本技术提供了一种高压氮及低压氧的生产设备，其采用三塔制氮、制氧流程， 从空分设备中直接生产带压力的高压氮、低压氧，从而提高产品附加值，产品的纯度较高、 而且实现气和低纯氧回收，节省了设备投资、降低能耗，实现循环经济效应。本技术一种高压氮及低压氧的生产设备通过以下技术方案实现其目的一种高压氮及低压氧的生产设备，其中，包括三座精馏塔和主换热器；所述三座精馏塔分别为高压塔、氮塔和氧塔；所述高压塔、氧塔均接有冷凝蒸发器，所述氮塔接有再沸器；所述设备的连接关系如下所述所述空气原料管道通过主换热器与所述高压塔的空气进口连接；所述高压塔设氮气输出口，所述氮气输出口通过所述高压塔的冷凝蒸发器与所述氮塔的液氮进口连接；所述高压塔还设有富氧液输出口，所述富氧液输出口通过所述高压塔的冷凝蒸发器与所述氮塔的气体进口连接；所述氮塔设有高压氮气提取口 ；还设有富氧液抽取口，所述富氧液抽取口与所述氧塔的富氧液进口连接；所述氧塔开设低压氧提取口。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述空气原料管道通过主换热器后还同时与所述氮塔的再沸器连接，并通过所述再沸器与所述高压塔的冷凝蒸发器连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述设备还包括增压透平膨胀机、冷却器和过冷器，所述氮塔还设有膨胀气体进口 ；所述增压透平膨胀机的增压端进口与另一条空气原料管道，即与第二空气原料管道连接，所述增压透平膨胀机出口通过管道依次与所述冷却器、主换热器、增压透平膨胀机的膨胀机空气进口连接，所述膨胀机的气体出口与所述氮塔的膨胀气体进口连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述主换热器设有第一空气原料进口， 且与第一条空气原料管道连接；其还设有第一空气原料出口，分别与所述高压塔的空气进口、所述氮塔的再沸器的空气进口连接；所述冷凝蒸发器设有氮气进口、液氮出口、富氧液进口和富氧气体出口 ；所述高压塔的氮气输出口与所述高压塔的冷凝蒸发器的氮气进口连接，所述冷凝蒸发器的液氮出口与所述过冷器连接，且通过所述过冷器与所述氮塔的液氮进口连接；所述高压塔的富氧液输出口与所述过冷器连接，且通过所述过冷器与所述高压塔的冷凝蒸发器的富氧液进口连接；所述氮塔的再沸器的富氧液出口与所述高压塔的冷凝蒸发器的富氧液进口相接， 且所述高压塔的冷凝蒸发器的富氧气体出口与所述氮塔的富氧气体进口连接；所述氮塔的富氧液抽取口与所述过冷器连接，且通过所述过冷器与所述氧塔的富氧液进口连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述氮塔的膨胀气体进口位于所述氮塔的塔釜上方至少一块塔板的上方。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述氮塔设有回流液进口，所述氧塔的冷凝蒸发器设有氮气进口和液氮出口 ；所述氮塔的高压氮气提取口与所述氧塔的冷凝蒸发器的氮气进口连接，所述氧塔的冷凝蒸发器的液氮出口与所述氮塔的回流液进口连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述氧塔还设有回流液进口，所述回流液进口与所述氧塔的冷凝蒸发器液氮出口连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述高压塔还设有回流液进口，所述回流液进口与所述高压塔的冷凝蒸发器的液氮出口连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述氧塔还设有回流液进口，所述回流液进口与所述高压塔的富氧液输出口、所述高压塔的冷凝蒸发器的液氮出口、或所述氮塔再沸器的富氧液出口连接。上述的高压氮及低压氧的生产设备，其中，所述氧塔还设有富氧再生气体抽取口 ；所述富氧再生气体抽取口设于所述氧塔的上段。上述的高压氮及低压氧的生产设备中，其中，所述的高压塔内设置50 90块塔板，且所述高压塔的操作压力控制于0. 75MPa 0. 9MPa ；所述的氮塔内设置45 100块塔板，控制所述氮塔的操作压力于0. 42MPa 0. 55MPa ；所述的氧塔内设置20 80块塔板， 操作压力控制于0. 03 0. 06MPa。采用本技术一种高压氮及低压氧的生产设备的优点在于1.本技术一种高压氮及低压氧的生产设备包括三座精馏塔，其采用三塔制氮、制氧流程，采用本技术可同时生产、纯氧，节省了设备投资、降低能耗，实现循环经济效应，提高产品附加值，而且在制取的氮塔釜抽取富氧液作为原料，制取纯氧的同时，保证了氮气的高提取率。2.采用本技术一种高压氮及低压氧的生产设备可实现气和纯氧的同时回收，得到的气(其氧含量<3ppm)的提取率达75 80%，氮气压力达0.4 0.5MPa;纯氧 (^ 99.6% O2)的提取率可达40 70%，压力达0. 02 0. 05MPa,而且氧气、氮气综合电耗仅为0. 18 0. 2KWh/NM3(N2+02)，可有效节约外部能源的消耗，更环保。附图说明图1为本技术的第--种实施例的结构示意图；图2为本技术的第二二种实施例的结构示意图；图3为本技术的第三三种实施例的结构示意图；图4为本技术的第四种实施例的结构示意图；图5为本技术的第五种实施例的结构示意图；其中，1为高压塔、2为氮塔、3为氧塔、11为高压塔的冷凝蒸发器、21为氮塔的再沸器、31为氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高压氮及低压氧的生产设备，其特征在于，包括三座精馏塔和主换热器；所述三座精馏塔分别为高压塔、氮塔和氧塔；所述高压塔、氧塔均接有冷凝蒸发器，所述氮塔接有再沸器；所述设备的连接关系如下所述：所述空气原料管道通过主换热器与所述高压塔的空气进口连接；所述高压塔设氮气输出口，所述氮气输出口通过所述高压塔的冷凝蒸发器与所述氮塔的液氮进口连接；所述高压塔还设有富氧液输出口，所述富氧液输出口通过所述高压塔的冷凝蒸发器与所述氮塔的气体进口连接；所述氮塔设有高压氮气提取口；还设有富氧液抽取口，所述富氧液抽取口与所述氧塔的富氧液进口连接；所述氧塔开设低压氧提取口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周大荣，
申请(专利权)人：上海启元科技发展有限公司，上海启元空分技术发展有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31