一種低能耗制高純氮的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低能耗制高純氮的方法，其包括如下步驟：a)高純氮塔頂部的氮氣經(jīng)過高純氧蒸發(fā)器冷凝；b)高純氮塔底部的液空經(jīng)過過冷器過冷后送入高純氧塔作為回流液；c)經(jīng)過主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽經(jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后進入膨脹機膨脹制冷。本發(fā)明具有流程組織簡化、投資省、提取率高、能耗降低顯著的特點。
【專利說明】一種低能耗制高純氮的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及屬于工業(yè)氣體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種低能耗制高純氮的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著新興光電產(chǎn)業(yè)和特殊石化行業(yè)等的飛速發(fā)展，對氮氣產(chǎn)品的需求量越來越大，制取氮氣的空分設(shè)備是耗能大戶，由于長期運行，如何能有效降低能耗至關(guān)重要。氮氣壓力較高，廢氣量較大，充分膨脹利用則輸出功率可觀，目前一般的做法是部分膨脹，其余節(jié)流，膨脹機輸出的功增壓原料空氣或采用風(fēng)機制動放空；液空不過冷或僅與部分流體簡單換熱過冷。采用這些方法和流程組織，空分設(shè)備的能耗仍然無法滿足用戶的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝優(yōu)化、成本低、節(jié)能降耗的制氮方法和裝置。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的制氮方法包括如下步驟:
a)壓縮并凈化的空氣引入主換熱器低溫冷卻；
b)冷卻后的空氣送入高純氮塔，在高純氮塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質(zhì)，在塔頂獲得氮氣；
c)從高純氮塔頂出來的一部分氮氣進入高純氧蒸發(fā)器被冷凝成液氮，其中一部分液氮作為產(chǎn)品液氮被引出，其他部分液氮作為回流液返回高純氮塔；從塔頂出來的另一部分氮氣進入換熱器復(fù)熱到常溫作為氮氣產(chǎn)品；
d)高純氮塔底獲得的液空，經(jīng)過過冷器被主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽過冷，過冷后的液空一部分進入主冷凝器，另一部分液空進入高純氧塔的回流液；
e)過冷器復(fù)熱出來的液空蒸汽經(jīng)過主換熱器被復(fù)熱到一定溫度，再進入膨脹機膨脹制冷。膨脹后進入主換熱器被復(fù)熱至常溫引出；
f)通過高純氧塔精餾后在塔底得到高純液氧，高純氧塔頂部出來的低壓廢氣經(jīng)過主換熱器復(fù)熱到常溫后引出排放。
[0005]優(yōu)選地，a)高純氮塔頂部的氮氣經(jīng)過高純氧蒸發(fā)器冷凝；
b)高純氮塔底部的液空經(jīng)過過冷器過冷后送入高純氧塔作為回流液；
c)經(jīng)過主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽經(jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后進入膨脹機膨脹制冷。
[0006]本發(fā)明的制氮裝置包括:
a)主換熱器，將引入的壓縮凈化后的空氣低溫冷卻；
b)增壓膨脹機，提供整套裝置的冷源；
c)過冷器，回收廢氣冷量，將液空進一步冷卻
d)高純氮塔，冷卻后的空氣引入精餾塔分離；在塔頂獲得氮氣一部分通過管道送入上述換熱器，換熱器通過管道與用戶管網(wǎng)連接；塔底獲得液空；
e)主冷凝器，上述高純氮塔塔底的液空送入上述過冷器冷卻后一部分通過管道進入主冷凝器作為冷源，液空在主冷凝器內(nèi)蒸發(fā)后產(chǎn)生的壓力廢氣通過管道送入上述換熱器，被復(fù)熱后再通過管道送入上述膨脹機，膨脹后的低壓廢氣通過管道進入換熱器被復(fù)熱至常溫被排出；從上述高純氮塔頂部獲得的另一部分氮氣經(jīng)主冷凝器冷凝后，其中一部分液氮通過管道被引出作為產(chǎn)品，其他部分液氮作為回流液返回高純氮塔；
f)高純氧塔，從過冷器冷卻后的另一部分液空送人高純氧塔的頂部作為回流液，精餾后在塔底部得到聞純氧廣品；
g)高純氧蒸發(fā)器，高純氮塔頂獲得氮氣部分進入高純氧蒸發(fā)器被冷凝成液氮，冷凝后的液氮返回高純氮塔作為回流液。
[0007]本發(fā)明利用高純氮塔頂部的氮氣經(jīng)過高純氧蒸發(fā)器冷凝、高純氮塔底部的液空經(jīng)過過冷器過冷后送入高純氧塔作為回流液和經(jīng)過主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽經(jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后進入膨脹機膨脹制冷；其次將液空與壓力廢氣、氮氣和膨脹低壓廢氣等冷流體換熱，使液空充分過冷吸收冷量，含濕量降到最低，相當于增加了精餾氣量，提高了提取率，降低了原料氣，從而降低了能耗。采用本發(fā)明，具有流程組織簡化、投資省、提取率高、能耗降低顯著的特點。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的制氮工藝流程圖。
[0010]圖中標記:
ET增壓膨脹機 Cl高純氮塔 Kl冷凝蒸發(fā)器 E2過冷器 K2高純氧蒸發(fā)器 El換熱器。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的上述主題的范圍僅限于下述實施例。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明的制氮工藝流程如下:
a)壓縮并凈化的空氣引入主換熱器低溫冷卻；
b)冷卻后的空氣送入高純氮塔，在高純氮塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質(zhì)，在塔頂獲得氮氣；
c)從高純氮塔頂出來的一部分氮氣進入高純氧蒸發(fā)器被冷凝成液氮，其中一部分液氮作為產(chǎn)品液氮被引出，其他部分液氮作為回流液返回高純氮塔；從塔頂出來的另一部分氮氣進入換熱器復(fù)熱到常溫作為氮氣產(chǎn)品；
d)高純氮塔底獲得的液空，經(jīng)過過冷器被主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽過冷，過冷后的液空一部分進入主冷凝器，另一部分液空進入高純氧塔的回流液；
e)過冷器復(fù)熱出來的液空蒸汽經(jīng)過主換熱器被復(fù)熱到一定溫度，再進入膨脹機膨脹制冷。膨脹后進入主換熱器被復(fù)熱至常溫引出；
f)通過高純氧塔精餾后在塔底得到高純液氧，高純氧塔頂部出來的低壓廢氣經(jīng)過主換熱器復(fù)熱到常溫后引出排放。
[0013]和現(xiàn)有工藝比較，采用本發(fā)明裝置和工藝流程，利用高純氮塔頂部的氮氣經(jīng)過高純氧蒸發(fā)器冷凝、高純氮塔底部的液空經(jīng)過過冷器過冷后送入高純氧塔作為回流液和經(jīng)過主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽經(jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后進入膨脹機膨脹制冷；其次將液空與壓力廢氣、氮氣和膨脹低壓廢氣等冷流體換熱，使液空充分過冷吸收冷量，含濕量降到最低，相當于增加了精餾氣量，提高了提取率，降低了原料氣，從而降低了能耗，能耗可將大、中型制氮及其衍生系列裝置(如附帶部分氧氣或液氧)的能耗降低15?20%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種低能耗制高純氮的方法，其特征在于:其包括下述步驟: 壓縮并凈化的空氣引入換熱器通過返流氣體低溫冷卻； 冷卻后的空氣送入精餾塔，在精餾塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進行傳熱傳質(zhì)，在塔頂獲得氮氣； c)從高純氮塔頂出來的一部分氮氣進入高純氧蒸發(fā)器被冷凝成液氮，其中一部分液氮作為產(chǎn)品液氮被引出，其他部分液氮作為回流液返回高純氮塔；從塔頂出來的另一部分氮氣進入換熱器復(fù)熱到常溫作為氮氣產(chǎn)品； d)高純氮塔底獲得的液空，經(jīng)過過冷器被主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽過冷，過冷后的液空一部分進入主冷凝器，另一部分液空進入高純氧塔的回流液； e)過冷器復(fù)熱出來的液空蒸汽經(jīng)過主換熱器被復(fù)熱到一定溫度，再進入膨脹機膨脹制冷，膨脹后進入主換熱器被復(fù)熱至常溫引出； f)通過高純氧塔精餾后在塔底得到高純液氧，高純氧塔頂部出來的低壓廢氣經(jīng)過主換熱器復(fù)熱到常溫后引出排放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低能耗制高純氮的方法，其特征在于:a)高純氮塔頂部的氮氣經(jīng)過高純氧蒸發(fā)器冷凝； b)高純氮塔底部的液空經(jīng)過過冷器過冷后送入高純氧塔作為回流液； c)經(jīng)過主冷凝器蒸發(fā)出來的液空蒸汽經(jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后進入膨脹機膨脹制冷。
3.一種用于權(quán)利要求1所述制氮方法的制氮裝置，其特征在于:其包括 主換熱器，將引入的壓縮凈化后的空氣低溫冷卻； 增壓膨脹機，提供整套裝置的冷源； 過冷器，回收廢氣冷量，將液空進一步冷卻 高純氮塔，冷卻后的空氣引入精餾塔分離；在塔頂獲得氮氣一部分通過管道送入上述換熱器，換熱器通過管道與用戶管網(wǎng)連接；塔底獲得液空； 主冷凝器，上述高純氮塔塔底的液空送入上述過冷器冷卻后一部分通過管道進入主冷凝器作為冷源，液空在主冷凝器內(nèi)蒸發(fā)后產(chǎn)生的壓力廢氣通過管道送入上述換熱器，被復(fù)熱后再通過管道送入上述膨脹機，膨脹后的低壓廢氣通過管道進入換熱器被復(fù)熱至常溫被排出；從上述高純氮塔頂部獲得的另一部分氮氣經(jīng)主冷凝器冷凝后，其中一部分液氮通過管道被引出作為產(chǎn)品，其他部分液氮作為回流液返回高純氮塔； 高純氧塔，從過冷器冷卻后的另一部分液空送人高純氧塔的頂部作為回流液，精餾后在塔底部得到聞純氧廣品； 高純氧蒸發(fā)器，高純氮塔頂獲得氮氣部分進入高純氧蒸發(fā)器被冷凝成液氮，冷凝后的液氮返回高純氮塔作為回流液。
【文檔編號】F25J3/04GK103759500SQ201410033067
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】張瓊, 楊美原, 郝訊, 馬天嬌 申請人:浙江大川空分設(shè)備有限公司