CN109883140A - 一种空分系统精馏后的氮气液化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空分技术领域，具体是一种空分系统精馏后的氮气液化系统，包括空气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、冷箱，空气压缩机的出口连接增压透平膨胀机的增压端，还包括预冷机，增压端排出的氮气经过主换热器一次降温后经过预冷机二次降温，从预冷机流出的氮气再返回主换热器三次降温，三次降温后的氮气一部分进入增压透平膨胀机的膨胀端，膨胀后的氮气返回到主换热器内作为主换热器的冷源，完成换热后的冷源与精馏塔排出的氮气汇合后返回空气压缩机；三次降温后的氮气另一部分进入冷箱液化成产品液氮，其中部分未液化的氮气依次返回冷箱、主换热器回收冷量后返回空气压缩机；本发明系统运行能耗更低，运行更稳定，产品纯度更有保障。

Description

一种空分系统精馏后的氮气液化系统

技术领域

本发明涉及空分技术领域，具体是一种空分系统精馏后的氮气液化系统。

背景技术

目前全液体空分装置所生产的氮气经过专门的液化系统处理后收集以增加液氮产量，现有的氮气液化系统主要包括增压透平膨胀机、主换热器、冷箱，工作时氮气经过各个设备，通过热交换实现降温液化，现有的氮气液化系统运行时需要的冷量较多，整个系统的能耗较高，系统运行的稳定性不高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有的氮气液化系统运行时需要的冷量较多，整个系统的能耗较高，系统运行的稳定性不高的问题，提供一种空分系统精馏后的氮气液化系统。

本发明的具体方案是：一种空分系统精馏后的氮气液化系统，包括空气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、冷箱，空气压缩机的进口通过管道连接空分系统的精馏塔的氮气出口，空气压缩机的出口连接增压透平膨胀机的增压端，还包括预冷机，增压端排出的氮气经过主换热器一次降温后经过预冷机二次降温，从预冷机流出的氮气再返回主换热器三次降温，三次降温后的氮气一部分进入增压透平膨胀机的膨胀端，膨胀后的氮气返回到主换热器内作为主换热器的冷源，完成换热后的冷源与精馏塔排出的氮气汇合后返回空气压缩机；三次降温后的氮气另一部分进入冷箱液化成产品液氮，其中部分未液化的氮气依次返回冷箱、主换热器回收冷量后返回空气压缩机。

本发明所述预冷机的进出口设置有压差报警控制装置，压差报警控制装置与预冷机的控制开关连接，当压差达到第一预设值时压差报警控制装置自动报警，当压差达到第二预设值时，压差报警控制装置控制预冷机跳闸停机以保护预冷机。

本发明所述增压透平膨胀机的增压端和膨胀端之间连接段的密封通过管道与空气压缩机出口连接。

本发明还包括为增压透平膨胀机的轴承提供润滑油的供油系统，供油系统包括油泵、换热器和冷却循环水管路、送油管路、回油管路，回油管路端装有真空泵以利于回油。

本发明系统各设备之间连接管路设有旁通的吹扫阀用于开机置换时除净停机时从外界进入系统管路内的灰尘及空气，以提高产品的纯度。

本发明所述空气压缩机的进口和出口各设有一吹扫阀，从主换热器返回空气压缩机的管路上设有一吹扫阀，增压端与主换热器的连接管路上设有一吹扫阀，从冷箱去储罐的管路上设有一吹扫阀。

本发明所述空气压缩机及增压透平膨胀机的增压端的进、出口之间各设有一回气管，回气管上装有回气阀。

本发明工作原理如下：自空分精馏系统排出的氮气经空压机提高压力，进入增压机将压力进一步提高，进入主换热器一次降温，经预冷机二次降温；一部分氮气进入膨胀机进行等熵膨胀后再返回主换热器作为冷源降低进、出预冷机的气体温度，作为冷源完成换热后的氮气与自空分精馏排出的氮气汇合进入空压机循环；另一部分氮气从主换热器出来进入冷箱，其中一部分氮气液化成产品液氮，其中部分未液化的氮气依次返回冷箱、主换热器回收冷量后返回空气压缩机；

供油系统的油泵将合格润滑油打入增压端与膨胀端连接段轴承润滑，降低轴承温度，油温升高，回到换热器与循环水换热降温，循环使用。

本发明相比现有技术具有以下优点：1、气体经过主换热器一次降温后进入预冷机二次降温，再返回主换热器三次降温，制冷效果更好，降低了运行能耗；2、预冷机进出口设置有压差报警控制装置以保护预冷机，防止预冷机积液造成损坏；3、空压机出口气作为增压透平膨胀机的密封气，与传统用空气直接作密封气相比，纯度更高，产品气不会受污染，且压力更稳定；4、供油系统设置真空泵，使回流油形成微负压，回油更顺畅，不易断油；5、系统在不同的管道处设置吹扫阀，在开机置换过程中打开吹扫阀将系统管路进行吹扫保证了产品液氮的纯度；6、在空压机、增压机设置回路，保证进口不断气源，从而保证设备的安全运转。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图中：1-吹扫阀，2-空气压缩机，3-回气阀，4-供油系统，5-真空泵，6-透平增压膨胀机，61-增压端，62-轴承，63-膨胀端，7-压差报警控制装置，8-预冷机，9-主换热器，10-冷箱。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本实施例包括空气压缩机2、增压透平膨胀机6、主换热器9、冷箱10，空气压缩机2的进口通过管道连接空分系统的精馏塔的氮气出口，空气压缩机2的出口连接增压透平膨胀机6的增压端61，还包括预冷机8，增压端61排出的氮气经过主换热器9一次降温后经过预冷机8二次降温，从预冷机8流出的氮气再返回主换热器9三次降温，三次降温后的氮气一部分进入增压透平膨胀机6的膨胀端63，膨胀后的氮气返回到主换热器9内作为主换热器9的冷源，完成换热后的冷源与精馏塔排出的氮气汇合后返回空气压缩机2；三次降温后的氮气另一部分进入冷箱10液化成产品液氮，其中部分未液化的氮气依次返回冷箱10、主换热器9回收冷量后返回空气压缩机2。

本实施例所述预冷机8的进出口设置有压差报警控制装置7，压差报警控制装置7与预冷机8的控制开关连接，当压差达到第一预设值（本实施例具体为25KPa）时压差报警控制装置7自动报警，当压差达到第二预设值（本实施例具体为30KPa）时，压差报警控制装置7控制预冷机8跳闸停机以保护预冷机8。

本实施例所述增压透平膨胀机6的增压端61和膨胀端63之间连接段的密封通过管道与空气压缩机2出口连接，空气压缩机2出口气作为密封气纯度更高，产品氮气不会受污染，且压力更稳定。

本实施例还包括为增压透平膨胀机6的轴承62提供润滑油的供油系统4，供油系统4包括油泵、换热器和冷却循环水管路、送油管路、回油管路，回油管路端装有真空泵5使回流油形成微负压以利于回油，回油更顺畅，不易断油。

本实施例系统各设备之间连接管路设有旁通的吹扫阀1用于开机置换时除净停机时从外界进入系统管路内的灰尘及空气，以提高产品的纯度。

本实施例所述空气压缩机2的进口和出口各设有一吹扫阀1，从主换热器9返回空气压缩机2的管路上设有一吹扫阀1，增压端61与主换热器9的连接管路上设有一吹扫阀1，从冷箱10去储罐的管路上设有一吹扫阀1。

本实施例所述空气压缩机2及增压透平膨胀机6的增压端61的进、出口之间各设有一回气管，回气管上装有回气阀3。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空分系统精馏后的氮气液化系统，包括空气压缩机、增压透平膨胀机、主换热器、冷箱，空气压缩机的进口通过管道连接空分系统的精馏塔的氮气出口，空气压缩机的出口连接增压透平膨胀机的增压端，其特征是：还包括预冷机，增压端排出的氮气经过主换热器一次降温后经过预冷机二次降温，从预冷机流出的氮气再返回主换热器三次降温，三次降温后的氮气一部分进入增压透平膨胀机的膨胀端，膨胀后的氮气返回到主换热器内作为主换热器的冷源，完成换热后的冷源与精馏塔排出的氮气汇合后返回空气压缩机；三次降温后的氮气另一部分进入冷箱液化成产品液氮，其中部分未液化的氮气依次返回冷箱、主换热器回收冷量后返回空气压缩机。

2.根据权利要求1所述的一种空分系统精馏后的氮气液化系统，其特征是：所述预冷机的进出口设置有压差报警控制装置，压差报警控制装置与预冷机的控制开关连接，当压差达到第一预设值时压差报警控制装置自动报警，当压差达到第二预设值时，压差报警控制装置控制预冷机跳闸停机以保护预冷机。

3.根据权利要求1或2所述的一种空分系统精馏后的氮气液化系统，其特征是：所述增压透平膨胀机的增压端和膨胀端之间连接段的密封通过管道与空气压缩机出口连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种空分系统精馏后的氮气液化系统，其特征是：还包括为增压透平膨胀机的轴承提供润滑油的供油系统，供油系统包括油泵、换热器和冷却循环水管路、送油管路、回油管路，回油管路端装有真空泵以利于回油。

5.根据权利要求1或2所述的一种空分系统精馏后的氮气液化系统，其特征是：系统各设备之间连接管路设有旁通的吹扫阀。

6.根据权利要求5所述的一种空分系统精馏后的氮气液化系统，其特征是：所述空气压缩机的进口和出口各设有一吹扫阀，从主换热器返回空气压缩机的管路上设有一吹扫阀，增压端与主换热器的连接管路上设有一吹扫阀，从冷箱去储罐的管路上设有一吹扫阀。

7.根据权利要求1或2所述的一种空分系统精馏后的氮气液化系统，其特征是：所述空气压缩机及增压透平膨胀机的增压端的进、出口之间各设有一回气管，回气管上装有回气阀。