CN203837411U - 一种超低能耗制氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于制氮技术领域，涉及一种超低能耗制氮装置，空气依次经空气过滤器、空气压缩机、污氮换热器、水冷却器、预冷机组、分子筛纯化器及主换热器后直接进入精馏塔的底部或通过增压透平膨胀机膨胀增压后进入精馏塔的底部，在精馏塔底部得到富氧液空，经液空过冷器及节流后送至冷凝蒸发器顶部，与氮气换热在冷凝蒸发器形成液氮回流至精馏塔顶部作为精馏塔的回流液，在精馏塔顶部得到高纯氮气，高纯氮气经过主换热器对外输出高纯氮气，另一路高纯液氮经过液氮过冷器后对外输出液氮，优点是：本实用新型的塔压低，能耗可降低30%以上，空气的含湿量低，适用于制氮行业制氮。

Description

一种超低能耗制氮装置

技术领域

本实用新型属于制氮技术领域，特指一种超低能耗制氮装置。 

背景技术

随着玻璃行业、冶金、金属加工行业、化工、新材料行业等各行业的飞速发展，对氮气产品的需求量越来越大且要求越来越多，目前制氮的空分设备能耗都偏高，由于长期运行，降低能耗成为节约成本的关键要素。目前一般的做法是部分膨胀，其余节流，膨胀机输出的功增压采用风机制动放空；液空不过冷或仅与部分流体简单换热过冷，设备调节不灵活，要不产量富余排空、要不产量不足要外购液氮补充保证生产，采用这些方法和流程组织，供电部门的供电量无法满足用户空分设备的能耗要求。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能耗低、效率高的超低能耗制氮装置。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一种超低能耗制氮装置，包括通过管道及阀门连接的精馏塔、冷凝蒸发器、增压透平膨胀机、主换热器、液空过冷器、氮气过冷器，空气过滤器通过管道依次连通空气压缩机、污氮换热器、水冷却器、预冷机组、分子筛纯化器及主换热器后与精馏塔的底部连通或通过增压透平膨胀机后与精馏塔的底部连通，精馏塔底部通过管道连通液空过冷器后与冷凝蒸发器顶部连通，冷凝蒸发器形成的液氮通过管道回流至精馏塔顶部作为精馏塔的回流液，精馏塔顶部的高纯氮气经过主换热器通过管道向外输出，高纯液氮出液经过液氮过冷器对外输出 液氮。 

上述的闭膨胀机出口管道上设置有控制管道通断的阀门，膨胀机故障时，关闭膨胀机出口管道上的阀门，增压空气经主换热器及增压空气出主换热器管道上的阀门进入精馏塔的底部，冷量不足部份，利用精馏塔上连通的管道及阀门采用液氮倒灌进行冷量补充。 

上述的增压透平膨胀机为主轴的一端设置有增压机、另一端设置有膨胀机。 

上述的污氮换热器、分子筛纯化器的相关管道上通过电加热器加热。 

上述的空气压缩机与污氮换热器连通的管道上、分子筛纯化器底部连通的管道上均设置有污氮气排空管，污氮气排空管上设置有放空消声器。 

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是： 

1、本实用新型可根据客户实际需求提供低压力氮气，整体塔压低，使得压缩机压力低，继而使得整体能耗下降明显，以及液空被污氮气和氮气等各种冷流体换热过冷后，降低了空气的含湿量，提高了氮的提取率，并采用了正流膨胀产生更多的制冷量，能有效的控制压缩机负荷，从而实现了生产超低能耗的低压力高纯氮气，整体能耗可降低30％以上。 

2、本实用新型的技术实施简单、效果好，经济效益可观，调节灵活可靠，具有经济效益最大化、增加投资最小化的特点，适用于制氮行业制氮。 

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。 

具体实施方式

下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步描述，参见图1： 

一种超低能耗制氮装置，包括通过管道及阀门连接的精馏塔C1、冷凝蒸 发器K1、增压透平膨胀机、主换热器E1、液空过冷器E2、氮气过冷器E3，空气通过管道01、04、05、06、07、11依次经空气过滤器AF、空气压缩机AC、污氮换热器E1001、水冷却器WC、预冷机组RU、分子筛纯化器MS及主换热器E1后直接进入精馏塔C1的底部或通过增压透平膨胀机膨胀增压后进入精馏塔C1的底部，在精馏塔C1底部得到富氧液空，通过管道10经液空过冷器E2及节流后送至冷凝蒸发器K1顶部，冷凝蒸发器K1的液氮回流至精馏塔C1顶部作为精馏塔C1的回流液，在精馏塔C1顶部得到高纯氮气，高纯氮气经过主换热器E1通过管道08对外输出高纯氮气，另一路高纯液氮经过液氮过滤器E3后通过管道12对外输出液氮。 

上述的超低能耗制氮装置启动、膨胀机故障等情况通过V1、V2、V3、V9等阀门控制。 

上述超低能耗制氮装置启动阶段，关闭进入精馏塔底部管道上的阀门V1、V2，打开阀门V3，增压空气经主换热器及膨胀机膨胀制冷进入精馏塔C1的底部。 

上述的闭膨胀机出口管道上设置有控制管道通断的阀门，膨胀机故障时，关闭膨胀机出口管道上的阀门V2、V3，打开阀门V1，增压空气经主换热器及增压空气出主换热器管道07上的阀门V1进入精馏塔C1的底部，冷量不足部份，利用精馏塔C1上连通的管道及阀门V9采用液氮倒灌进行冷量补充。 

空气经过空气压缩机AC将空气压缩送入切换使用的分子筛纯化器MS，将空气中多余杂质吸附掉，主要吸附多余的二氧化碳、水份、乙炔、甲烷等碳氢化合物，经中抽、底抽进入膨胀机膨胀制冷(根据膨胀机出口温度调节中抽底抽抽出量)，制冷后的膨胀空气送入精馏塔C1，在精馏塔C1底部得到富氧液空，经节流后送至冷凝蒸发器K1顶部，冷凝蒸发器K1的液空与精馏塔顶部的氮气 进行换热获到液氮，回流至精馏塔C1顶部作为精馏塔C1的回流液，在精馏塔C1顶部得到高纯氮气，经主换热器E1复热后送至氮气管网，高纯液氮经液氮过冷器E3后对外输出液氮。 

上述的增压透平膨胀机为主轴的一端设置有增压机A1、另一端设置有膨胀机ET1。 

上述的污氮换热器E1001、分子筛纯化器MS的相关管道上均通过电加热器EH加热。 

上述的空气压缩机AC与污氮换热器E1001连通的管道01上、与分子筛纯化器MS底部连通的管道05上均设置有污氮气排空管02、03，污氮气排空管02、03上设置有放空消声器SL。 

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种超低能耗制氮装置，包括通过管道及阀门连接的精馏塔、冷凝蒸发器、增压透平膨胀机、主换热器、液空过冷器、氮气过冷器，其特征在于：空气过滤器通过管道依次连通空气压缩机、污氮换热器、水冷却器、预冷机组、分子筛纯化器及主换热器后与精馏塔的底部连通或通过增压透平膨胀机后与精馏塔的底部连通，精馏塔底部通过管道连通液空过冷器后与冷凝蒸发器顶部连通，冷凝蒸发器形成的液氮通过管道回流至精馏塔顶部作为精馏塔的回流液，精馏塔顶部的高纯氮气经过主换热器通过管道向外输出，高纯液氮经过液氮过冷器对外输出液氮。 

2.根据权利要求1所述的一种超低能耗制氮装置，其特征在于：所述的膨胀机出口管道上设置有控制管道通断的阀门。 

3.根据权利要求1所述的一种超低能耗制氮装置，其特征在于：所述的增压透平膨胀机为主轴的一端设置有增压机、另一端设置有膨胀机。 

4.根据权利要求1所述的一种超低能耗制氮装置，其特征在于：所述的污氮换热器、分子筛纯化器的相关管道上均通过电加热器加热。 

5.根据权利要求1所述的一种超低能耗制氮装置，其特征在于：所述的空气压缩机与污氮换热器连通的管道上、与分子筛纯化器底部连通的管道上均设置有污氮气排空管，污氮气排空管上设置有放空消声器。