一种空气分离制取氮气的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种空气分离制取氮气的装置和方法。装置包括下塔、再沸器、上塔、冷凝蒸发器；气源与再沸器相连接，再沸器与下塔相连接，下塔与上塔相连接，下塔分别与冷凝蒸发器、氮气用户相连接，上塔与氮气用户相连接，冷凝蒸发器分别与下塔和上塔相连接。该空气分离制取氮气的装置还包括主换热器、过冷器、液氮过冷器、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀和冷箱、膨胀机。方法为：原料空气送入再沸器中冷却为液体空气后送入下塔中精馏，下塔中得到的液体空气送入上塔中精馏，将下塔中得到的部分氮气送至冷凝蒸发器中冷凝得到液氮并分为两路并分别送入下塔和上塔。本发明专利技术能够提高精馏效率和精馏提取率。率和精馏提取率。率和精馏提取率。

【技术实现步骤摘要】
一种空气分离制取氮气的装置和方法


[0001]本专利技术涉及空气分离
，具体涉及一种通过空气分离方式制取氮气的装置和方法。

技术介绍

[0002]现有的通过空气分离方式制取氮气的方案多为将原料空气直接送入各个精馏塔中分别进行精馏，这种方案的缺陷在于：精馏效率和提取率相对较低，还有提升的空间，同时氮气产品压力单一，无法满足客户需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种能够提供精馏效率和提取率，并能提供多种压力的氮气产品的空气分离制取氮气的装置和方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种空气分离制取氮气的装置，用于分离气源提供的原料空气而制取氮气并提供给氮气用户，所述空气分离制取氮气的装置包括：下塔、设置于所述下塔底部内的再沸器、上塔、设置于所述上塔底部内的冷凝蒸发器；所述下塔具有液空进口、液空出口、氮气出口、回流液进口，所述再沸器具有空气进口和液空出口，所述上塔具有液空进口、氮气出口、回流液进口，所述冷凝蒸发器具有氮气进口和液氮出口；所述气源与所述再沸器的空气进口相连接，再沸器的液空出口与所述下塔的液空进口相连接，所述下塔的液空出口与所述上塔的液空进口相连接，所述下塔的氮气出口分为两路并分别与所述冷凝蒸发器的氮气进口、所述氮气用户相连接，所述上塔的氮气出口与所述氮气用户相连接，所述冷凝蒸发器的液氮出口分为两路并分别与所述下塔的回流液进口和所述上塔的回流液进口相连接。
[0005]所述空气分离制取氮气的装置还包括主换热器，所述气源经所述主换热器与所述再沸器的空气进口相连接，所述下塔的氮气出口经所述主换热器与所述氮气用户相连接，所述上塔的氮气出口经所述主换热器与所述氮气用户相连接。
[0006]所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述再沸器的空气出口与所述下塔的液空进口之间的第一节流阀。
[0007]所述空气分离制取氮气的装置还包括过冷器，所述下塔的液空出口经所述过冷器与所述上塔的液空进口相连接。
[0008]所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述下塔的液空出口与所述上塔的液空进口之间的第二节流阀。
[0009]所述空气分离制取氮气的装置还包括液氮过冷器，所述冷凝蒸发器的液氮出口经所述液氮过冷器与所述上塔的回流液进口相连接，所述上塔的氮气出口经所述液氮过冷器与所述氮气用户相连接。
[0010]所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述冷凝蒸发器的液氮出口与所述
上塔的回流液进口之间的第三节流阀。
[0011]所述空气分离制取氮气的装置还包括冷箱、用于为所述冷箱提供所需冷量的膨胀机，所述下塔、所述上塔、所述主换热器、所述过冷器均设置在所述冷箱中；所述上塔还具有富氧气体出口，所述膨胀机具有进气口和出气口，所述富氧气体出口经所述过冷器、所述主换热器与所述膨胀机的进气口相连接，所述膨胀机的出气口经所述主换热器连接至所述冷箱外。
[0012]一种空气分离制取氮气的方法，采用前述的空气分离制取氮气的装置，用于分离气源提供的原料空气而制取氮气并提供给氮气用户，所述空气分离制取氮气的方法包括以下步骤：步骤1：将所述原料空气送入所述再沸器中冷却为液体空气；步骤2：将在所述再沸器中冷却得到的液体空气送入所述下塔中进行精馏，得到液体空气和氮气；步骤3：将在所述下塔中得到的液体空气送入所述上塔中进行精馏，得到富氧液空和高纯度氮气，将所述下塔中得到的氮气分为两路，一路送至所述氮气用户，另一路送入所述冷凝蒸发器中冷凝为液氮；步骤4：将在所述冷凝蒸发器中冷凝得到的液氮分为两路并分别送入所述下塔和所述上塔作为回流液参与精馏，将在所述上塔中得到的高纯度氮气送至所述氮气用户。
[0013]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术能够提高精馏效率和精馏提取率，还能够同时提供多种压力等级的氮气产品。
附图说明
[0014]附图1为本专利技术的空气分离制取氮气的装置的原理图。
[0015]以上附图中：1、再沸器；2、下塔；3、过冷器；4、冷凝蒸发器；5、上塔；6、主换热器；7、膨胀机；8、液氮过冷器；9、冷箱。
具体实施方式
[0016]下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。
[0017]实施例一：如附图1所示，一种用于分离气源提供的原料空气而制取氮气并提供给氮气用户的空气分离制取氮气的装置，主要包括下塔2、再沸器1、上塔5、冷凝蒸发器4，其中，再沸器1设置在下塔2底部内，冷凝蒸发器4设置在上塔5底部内。
[0018]下塔2具有液空进口、液空出口、氮气出口、回流液进口；液空进口位于下塔2的中部，用于将液体空气送入下塔2中；液空出口位于下塔2的底部，用于将下塔2底部汇集的液体空气送出下塔2；氮气出口位于下塔2的顶部，用于将精馏产生的氮气送出下塔2成为产品氮气；回流液进口位于下塔2的上部，用于将回流液送入下塔2中。再沸器1具有空气进口和液空出口；空气进口位于再沸器1的上部，用于将原料空气送入再沸器1中进行换热；液空出口位于再沸器1的下部，用于将再沸器1中换热产生的液体空气送出再沸器1。上塔5具有液空进口、氮气出口、回流液进口；液空进口位于上塔5的中部，用于将液体空气送入上塔5中；氮气出口位于上塔5的顶部，用于将精馏产生的氮气送出上塔5成为产品氮气；回流液进口位于上塔5的上部，用于将回流液送入上塔5中。冷凝蒸发器4具有氮气进口和液氮出口；氮
气进口位于冷凝蒸发器4的上部，用于将氮气送入冷凝蒸发器4中进行换热；液氮出口位于冷凝蒸发器4的下部，用于将冷凝蒸发器4中换热产生的液氮送出冷凝蒸发器4。
[0019]气源与再沸器1的空气进口相连接，再沸器1的液空出口与下塔2的液空进口相连接，下塔2的液空出口与上塔5的液空进口相连接，下塔2的氮气出口分为两路并分别与冷凝蒸发器4的氮气进口、氮气用户相连接，上塔5的氮气出口与氮气用户相连接，冷凝蒸发器4的液氮出口分为两路并分别与下塔2的回流液进口和上塔5的回流液进口相连接。
[0020]该空气分离制取氮气的装置还包括主换热器6、过冷器3、液氮过冷器8、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀等。
[0021]主换热器6内设置有多条换热管路，从而气源经主换热器6与再沸器1的空气进口相连接，下塔2的氮气出口经主换热器6与氮气用户相连接，上塔5的氮气出口经主换热器6与氮气用户相连接。过冷器3内设置有两条换热管路，下塔2的液空出口经过冷器3与上塔5的液空进口相连接。液氮过冷器8内设置有两条换热管路，冷凝蒸发器4的液氮出口经液氮过冷器8与上塔5的回流液进口相连接，上塔5的氮气出口经液氮过冷器8与氮气用户相连接。
[0022]第一节流阀设置在在再沸器1的空气出口与下塔2的液空进口之间。第二节流阀设置在下塔2的液空出口与上塔5的液空进口之间，具体设置在过冷器3与上塔5的液空进口之间。第三节流阀设置在冷凝蒸发器4的液氮出口与上塔5的回流液进口之间，具体设置在液氮过冷器8与上塔5的回流液进口之间。以上第一节流阀、第二节流阀、第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气分离制取氮气的装置，用于分离气源提供的原料空气而制取氮气并提供给氮气用户，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置包括：下塔、设置于所述下塔底部内的再沸器、上塔、设置于所述上塔底部内的冷凝蒸发器；所述下塔具有液空进口、液空出口、氮气出口、回流液进口，所述再沸器具有空气进口和液空出口，所述上塔具有液空进口、氮气出口、回流液进口，所述冷凝蒸发器具有氮气进口和液氮出口；所述气源与所述再沸器的空气进口相连接，再沸器的液空出口与所述下塔的液空进口相连接，所述下塔的液空出口与所述上塔的液空进口相连接，所述下塔的氮气出口分为两路并分别与所述冷凝蒸发器的氮气进口、所述氮气用户相连接，所述上塔的氮气出口与所述氮气用户相连接，所述冷凝蒸发器的液氮出口分为两路并分别与所述下塔的回流液进口和所述上塔的回流液进口相连接。2.根据权利要求1所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括主换热器，所述气源经所述主换热器与所述再沸器的空气进口相连接，所述下塔的氮气出口经所述主换热器与所述氮气用户相连接，所述上塔的氮气出口经所述主换热器与所述氮气用户相连接。3.根据权利要求1所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述再沸器的空气出口与所述下塔的液空进口之间的第一节流阀。4.根据权利要求2所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括过冷器，所述下塔的液空出口经所述过冷器与所述上塔的液空进口相连接。5.根据权利要求4所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述下塔的液空出口与所述上塔的液空进口之间的第二节流阀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，李青青，石挺，
申请(专利权)人：苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：