CN209877483U - 一种智能空气精馏液氮装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能空气精馏液氮装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器和主换热器；进料管道经过所述主换热器与置于精馏塔中部的进口连通，所述精馏塔底部的出液口分别与第二出料管和再沸器进口连通，所述再沸器的出口与精馏塔底部进口连通，所述精馏塔顶部出液口与冷凝器进口连通，所述冷凝器出口分别与精馏塔回流口和第一出料管连通；所述精馏塔的塔板上设置有若干封闭的升气管，所述升气管上连接有若干与之导通的导气管。本实用新型所述的一种智能空气精馏液氮装置，能够降低塔板的受力。

Description

一种智能空气精馏液氮装置

技术领域

本实用新型涉及一种制氮设备，尤其涉及一种智能空气精馏液氮装置。

背景技术

氮气是空气的主要成分，由于氮的化学惰性，常用来作为保护气体。工业制氮常规采用方法有深冷分离法(也称作精馏法)、变压吸附和膜分离三种。根据用户不同的氮气纯度、产量和压力需求，考虑的装置的可靠性、生产成本等因素，选择不同的制氮工艺。

其中的深冷分离法是以空气为原料，经过压缩、净化、再利用热交换使空气液化成为液空，液空的主要成分是氧气和氮气的混合物，再利用液氮和液氧不同沸点通过精馏获得氮气，适宜大规模的工业制氮；分子筛空分制氮，即利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮氧分离的方法；膜空分制氮是以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧氮分离。

在利用深冷分离法制氮的过程中，需要经过多次回流才能得到更加纯净的氮，在回液过程中，使上升的气相和回流的液相充分接触从而得到更加纯净的氮气。使气相和液相充分接触的过程是在塔板上发生的，气相由下而上经过升气管，在泡罩的作用下压入液相中，使气相以气泡的形式穿过液相，因此在这个过程中造成塔板上受到的压强过大。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种智能空气精馏液氮装置，以降低在制氮过程中塔板受到的压力。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型的一种智能空气精馏液氮装置，包括精馏塔、冷凝器、再沸器和主换热器；进料管道经过所述主换热器与置于精馏塔中部的进口连通，所述精馏塔底部的出液口分别与第二出料管和再沸器进口连通，所述再沸器的出口与精馏塔底部进口连通，所述精馏塔顶部出液口与冷凝器进口连通，所述冷凝器出口分别与精馏塔回流口和第一出料管连通；所述精馏塔的塔板上设置有若干封闭的升气管，所述升气管上连接有若干与之导通的导气管。

进一步的，所述升气管外部罩设有泡罩，所述导气管设置于泡罩的内腔。

进一步的，所述导气管成拱形，所述导气管的一端与升气管连通，另一端伸至回流液面以下。

进一步的，所述第一出料管和第二出料管分别经过主换热器。

进一步的，还包括第一换热器和第二换热器，所述第一出料管和第二出料管分别连通第一换热器和第二换热器。

本实用新型的有益效果如下所述：一种智能空气精馏液氮装置，将升气管的顶部制成封闭的，所述升气管的顶部连接有导气管，所述导气管的一端与升气管连通，另一端伸至回流液面下，经过升气管上升的气体通过导气管进入回流液面中，形成气泡与回流页充分接触，而不是通过泡罩将其压入回流液中，从而降低了塔板受到的压强。

附图说明

附图1为本实用新型的原理示意图；

附图2为本实用新型的原理示意图；

附图3为本实用新型所述塔板的分布结构示意图；

附图4为本实用新型所述的泡罩、导气管和升气管的分布结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

实施例一

如附图1、附图3和附图4所述的一种智能空气精馏液氮装置，包括精馏塔1、冷凝器2、再沸器3、主换热器4、第一换热器11和第二换热器12，其中所述再沸器为虹吸式再沸器；进料管道5经过所述主换热器4与置于精馏塔1中部的进口连通，所述精馏塔1底部的出液口分别与第二出料管6和再沸器3进口连通，所述再沸器3的出口与精馏塔1底部进口连通，所述精馏塔1顶部出液口与冷凝器2进口连通，所述冷凝器2出口分别与精馏塔1回流口和第一出料管7连通；所述精馏塔1的塔板13上设置有若干封闭的升气管8，所述升气管8上连接有若干与之导通的导气管9，所述升气管8外部罩设有泡罩10，所述导气管9设置于泡罩10的内腔，所述导气管9成拱形，所述导气管9的一端与升气管8连通，另一端伸至回流液面以下，所述第一出料管7和第二出料管6分别连通第一换热器11和第二换热器12。

本实用新型所述的一种智能空气精馏液氮装置，主要分为空气压缩与运输、空气预冷、空气净化、精馏、贮存；所述空气压缩与运输、空气预冷、空气净化为前处理工艺，针对前处理工艺采用现有技术设备，其中空气压缩与运输过程中采用自洁式空气过滤器、整齐透平驱动的空气压缩机和空气增压及其附属设备，利用这些设备除去空气中的灰尘和其他固体杂质，经过压缩机压缩后，出去空气中的水分；其中的空气预冷过程中包括空气冷却塔、水冷却塔、氨蒸发器及其附属系统，空气在净化前要首先在空气冷却塔中冷却并洗涤；其中的空气净化工艺包括分子吸附筛和蒸汽加热器，以吸收空气中的水分、二氧化碳和一些碳氢化合物。

精馏开始，打开进料管道上的进口阀，液空由精馏塔的中部向下流动，至于底部时，再沸器将其由液相变为气相，气相由精馏塔的底部上升至顶部，遇到冷凝器后再次变回液相回流至精馏塔的顶部，回流液由精馏塔的顶部流至精馏塔的底部过程中，液相与气相充分接触，产生热量交换，多次蒸馏后，精馏塔的塔顶冷凝得到较为纯净的氮液，塔底得到富氧液空，随后分别经过第一出料管和第二出料管排出，塔顶氮气通过第一出料管经过第一换热器后由液相变为气相，塔底液空通过第二出料管经过第二换热器后由液相变为气相。

在此过程中，气相经过升气管和导气管逐次上升，并通过导气管将上升的气相排至液相中，使液相与气相进行充分的热交换，而非通过泡罩将气相压入液相中，从而减轻了塔板的受力。

实施例2

如附图2、附图3和附图4所示的一种智能空气精馏液氮装置，与实施例1不同之处在于没有设置第一换热器和第二换热器，而是将第一出料管和第二出料管，与主换热器相通。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能空气精馏液氮装置，其特征在于：包括精馏塔(1)、冷凝器(2)、再沸器(3)和主换热器(4)；进料管道(5)经过所述主换热器(4)与置于精馏塔(1)中部的进口连通，所述精馏塔(1)底部的出液口分别与第二出料管(6)和再沸器(3)进口连通，所述再沸器(3)的出口与精馏塔(1)底部进口连通，所述精馏塔(1)顶部出液口与冷凝器(2)进口连通，所述冷凝器(2)出口分别与精馏塔(1)回流口和第一出料管(7)连通；所述精馏塔(1)的塔板上设置有若干封闭的升气管(8)，所述升气管(8)上连接有若干与之导通的导气管(9)。

2.根据权利要求1所述的一种智能空气精馏液氮装置，其特征在于：所述升气管(8)外部罩设有泡罩(10)，所述导气管(9)设置于泡罩(10)的内腔。

3.根据权利要求2所述的一种智能空气精馏液氮装置，其特征在于：所述导气管(9)成拱形，所述导气管(9)的一端与升气管(8)连通，另一端伸至回流液面以下。

4.根据权利要求3所述的一种智能空气精馏液氮装置，其特征在于：所述第一出料管(7)和第二出料管(6)分别经过主换热器(4)。

5.根据权利要求3所述的一种智能空气精馏液氮装置，其特征在于：还包括第一换热器(11)和第二换热器(12)，所述第一出料管(7)和第二出料管(6)分别连通第一换热器(11)和第二换热器(12)。