CN207123117U - 一种新型双塔氮气制取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型双塔氮气制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、膨胀机的增压端设于冷箱外，主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器设于冷箱内，冷凝蒸发器设于精馏塔C1和精馏塔C2之间，精馏塔C1位于下方，精馏塔C2位于上方。本装置提取率高、能耗低且有低纯污氮气供交替使用的分子筛吸附器安全再生。

Description

一种新型双塔氮气制取装置

技术领域

本实用新型涉及空气分离技术领域，具体涉及一种新型双塔氮气制取装置。

背景技术

目前，常规空分制氮工艺有两种，一是采用单塔返流膨胀制取带压氮气工艺，因该工艺形式简单，操作方便且产品可直接供用户使用，所以被广泛应用于电子、浮法玻璃等行业；但因该工艺装置整体提取率低，产品能耗较高，所以该工艺一般在氮气量小于4000Nm³/h、压力在0.4-0.9Mpa(G)应用较多；另一种是采用双塔正流制取低压氮气，该工艺提取率高，能耗低，适合大型的氮气制取装置；但是该工艺存在一个较大的问题是污氮气中的含氧量较高，一般在60％-75％O₂，在后续工艺中采用该污氮气作为再生气存在极大的危险。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种新型双塔氮气制取装置，以解决现有技术的不足。

本实用新型采用以下技术方案：

一种新型双塔氮气制取装置，包括过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、膨胀机的增压端设于冷箱外，主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器设于冷箱内，冷凝蒸发器设于精馏塔C1和精馏塔C2之间，精馏塔C1位于下方，精馏塔C2位于上方；

过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、交替使用的分子筛吸附器依次连接，水冷塔和空冷塔连接，交替使用的分子筛吸附器分别和主换热器、膨胀机的增压端连接；主换热器和精馏塔C1底部的原料空气进口连接；膨胀机的增压端和主换热器连接，主换热器的原料空气部分冷却出口和膨胀机连接，膨胀机和精馏塔C2中下部的原料空气进口连接；

精馏塔C1底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和精馏塔C2中上部的液空进口连接，其中，过冷器和精馏塔C2中上部的液空进口连接管路上设有节流阀；精馏塔C1顶部的带压氮气出口和冷凝蒸发器连接，冷凝蒸发器的液氮出口分别和精馏塔C1顶部、过冷器、冷箱外液氮产品存储罐连接，过冷器和精馏塔C2顶部连接，过冷器和精馏塔C2顶部连接管路上设有节流阀；

冷凝蒸发器的高纯污氮气出口依次和过冷器、主换热器、水冷塔连接，精馏塔C2底部的低纯污氮气出口依次和过冷器、主换热器、电加热器、交替使用的分子筛吸附器连接；精馏塔C2顶部的低压氮气出口和过冷器、主换热器连接，主换热器连接外部管道以提供氮气产品。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种提取率高、能耗低且有低纯污氮气供交替使用的分子筛吸附器安全再生的新型双塔氮气制取装置，其中，富氧液空被带压氮气蒸发为污氮气，分别从冷凝蒸发器和精馏塔C2底部引出，从冷凝蒸发器引出的污氮气为高纯污氮气，含氧量较高，经过冷器、主换热器复热后引入至水冷塔冷却水冷塔中的冷却水，节约了能耗；从精馏塔C2底部引出的污氮气为低纯污氮气，含氧量低，经过冷器、主换热器复热后，经电加热器加热引入交替使用的分子筛吸附器作为再生气，因再生过程需要把污氮气加热到170-250℃，如果污氮气中含氧量高，电加热器加热管很容易氧化，减少其使用时间，且高温下含氧量高的污氮气在再生过程中极易发生安全事故，所以该股低纯污氮气能够保证再生过程安全运行。

附图说明

图1为本实用新型装置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本实用新型，但并不用来限定本实用新型的实施范围。

一种新型双塔氮气制取装置，如图1所示，包括过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、膨胀机的增压端设于冷箱外，主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器设于冷箱内，冷凝蒸发器设于精馏塔C1和精馏塔C2之间，精馏塔C1位于下方，精馏塔C2位于上方；

过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、交替使用的分子筛吸附器依次连接，水冷塔和空冷塔连接，水冷塔、空冷塔分别和外部冷却水供应装置连接，交替使用的分子筛吸附器分别和主换热器、膨胀机的增压端连接；主换热器和精馏塔C1底部的原料空气进口连接；膨胀机的增压端和主换热器连接，主换热器的原料空气部分冷却出口和膨胀机连接，膨胀机和精馏塔C2中下部的原料空气进口连接；

精馏塔C1底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和精馏塔C2中上部的液空进口连接，其中，过冷器和精馏塔C2中上部的液空进口连接管路上设有节流阀；精馏塔C1顶部的带压氮气出口和冷凝蒸发器连接，冷凝蒸发器的液氮出口分别和精馏塔C1顶部、过冷器、冷箱外液氮产品存储罐连接，过冷器和精馏塔C2顶部连接，过冷器和精馏塔C2顶部连接管路上设有节流阀；

冷凝蒸发器的高纯污氮气出口依次和过冷器、主换热器、水冷塔连接，精馏塔C2底部的低纯污氮气出口依次和过冷器、主换热器、电加热器、交替使用的分子筛吸附器连接；精馏塔C2顶部的低压氮气出口和过冷器、主换热器连接，主换热器连接外部管道以提供氮气产品。

上述新型双塔氮气制取装置制取氮气方法，包括如下步骤：

步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力约0.3-0.8MPaA；之后经空冷塔预冷至约15℃后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化，将水分、CO₂、C₂H₂等物质去除；其中，水冷塔下部冷却水由外部冷却水供应装置直接提供，上部冷却水为水冷塔进一步冷却后的冷却水；

步骤二、将纯化后的原料空气部分用于仪表空气(图中未表示出)，其余部分分成两股，一股进入主换热器冷却至饱和并带有一定含湿后进入精馏塔C1底部参与精馏；另一股经膨胀机的增压端增压、冷却后进入主换热器，经部分冷却后引出，进入膨胀机膨胀制取冷箱所需冷量，膨胀后的原料空气引入精馏塔C2参与精馏；

步骤三、进入精馏塔C1底部的原料空气精馏分离为液空和带压氮气；液空经过冷器过冷、节流阀节流后进入精馏塔C2参与精馏；带压氮气引入冷凝蒸发器作为热源；

步骤四、进入精馏塔C2膨胀后的原料空气、过冷节流后的液空精馏分离为富氧液空和低压氮气，富氧液空作为冷凝蒸发器冷源，低压氮气经过冷器、主换热器复热后出冷箱作为氮气产品；

步骤五、带压氮气和富氧液空换热，带压氮气被富氧液空液化为液氮，部分液氮引入精馏塔C1顶部作为回流液，部分液氮经过冷器过冷、节流阀节流后引入精馏塔C2顶部作为回流液，其余部分液氮引出冷箱作为液氮产品；富氧液空被带压氮气蒸发为污氮气，分别从冷凝蒸发器和精馏塔C2底部引出，从冷凝蒸发器引出的污氮气为高纯污氮气，含氧量较高，经过冷器、主换热器复热后引入至水冷塔冷却水冷塔中的冷却水；从精馏塔C2底部引出的污氮气为低纯污氮气，含氧量低，经过冷器、主换热器复热后，经电加热器加热引入交替使用的分子筛吸附器作为再生气，因再生过程需要把污氮气加热到170-250℃，如果污氮气中含氧量高，电加热器加热管很容易氧化，减少其使用时间，且高温下含氧量高的污氮气在再生过程中极易发生安全事故，所以该股低纯污氮气能够保证再生过程安全运行。

Claims (1)

1.一种新型双塔氮气制取装置，其特征在于，包括过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器、冷箱，过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、水冷塔、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、膨胀机的增压端设于冷箱外，主换热器、膨胀机、精馏塔C1、精馏塔C2、冷凝蒸发器、过冷器设于冷箱内，冷凝蒸发器设于精馏塔C1和精馏塔C2之间，精馏塔C1位于下方，精馏塔C2位于上方；

过滤器、透平空气压缩机、空冷塔、交替使用的分子筛吸附器依次连接，水冷塔和空冷塔连接，交替使用的分子筛吸附器分别和主换热器、膨胀机的增压端连接；主换热器和精馏塔C1底部的原料空气进口连接；膨胀机的增压端和主换热器连接，主换热器的原料空气部分冷却出口和膨胀机连接，膨胀机和精馏塔C2中下部的原料空气进口连接；

精馏塔C1底部的液空出口和过冷器连接，过冷器和精馏塔C2中上部的液空进口连接，其中，过冷器和精馏塔C2中上部的液空进口连接管路上设有节流阀；精馏塔C1顶部的带压氮气出口和冷凝蒸发器连接，冷凝蒸发器的液氮出口分别和精馏塔C1顶部、过冷器、冷箱外液氮产品存储罐连接，过冷器和精馏塔C2顶部连接，过冷器和精馏塔C2顶部连接管路上设有节流阀；

冷凝蒸发器的高纯污氮气出口依次和过冷器、主换热器、水冷塔连接，精馏塔C2底部的低纯污氮气出口依次和过冷器、主换热器、电加热器、交替使用的分子筛吸附器连接；精馏塔C2顶部的低压氮气出口和过冷器、主换热器连接，主换热器连接外部管道以提供氮气产品。