CN219037381U - 一种ppb级超高纯制氮机精馏塔 - Google Patents

Abstract

本申请涉及空分设备技术领域，尤其是涉及一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，包括精馏塔本体，所述精馏塔本体包括换热器、高压氮塔、第一冷凝器；所述换热器与所述高压氮塔相互连通，所述高压氮塔底部设置有第一精馏塔底釜，所述高压氮塔顶部设置有第一冷凝器。本申请提高了氮气的纯度。

Description

一种PPB级超高纯制氮机精馏塔

技术领域

本申请涉及空分设备技术领域，尤其是涉及一种PPB级超高纯制氮机精馏塔。

背景技术

随着工业的迅速发展,氮气在化工、电子、冶金、食品、生物、医药等领域获得了广泛的应用,氮气的需求量逐年大幅增加。氮气的化学性质不活泼,在平常状态下表现为很大的惰性,不易与其他物质发生化学反应。因此,氮气在电子、化工、食品、生物、医疗中广泛的用来作为保护气和密封气,一般保护气的纯度要求为99.99%。工业上多数采用深冷精馏法分离制氮：以空气为原料，经过压缩、净化进入主换热器后成为液空，通过空气中各种气体（氧气、氮气、氩气）沸点不同对液空进行低温精馏实现气体的分离，进而完成对液氮的提取。整个气体分离的核心设备为精馏塔，精馏塔的好坏直接决定了氮气纯度以及产量。

相关技术中公开了一种低能耗氮气膨胀制冷的双塔纯氮制取的装置,所述装置包括依次连接的空气过滤器、原料空气压缩机、预冷机组、分子筛系统纯化、冷箱,所述冷箱中设有换热器、过冷器,高压氮塔和低压氮塔,其中高压氮塔分为塔底和塔顶,低压氮塔分为塔底和塔顶,高、低压氮塔塔底和塔顶之间均设有过冷器,所述换热器与氮气膨胀机相连接,所述低压氮塔顶还设有一连接外部的管道。

上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：上述制氮机在制氮过程中常出现氮气纯度上不去，或者氮气纯度下降等问题。

实用新型内容

为了提高氮气的纯度，本申请提供一种PPB级超高纯制氮机精馏塔。

本申请提供的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔采用如下的技术方案：

一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，包括精馏塔本体，所述精馏塔本体包括换热器、高压氮塔、第一冷凝器；所述换热器与所述高压氮塔相互连通，所述高压氮塔底部设置有第一精馏塔底釜，所述高压氮塔顶部设置有第一冷凝器。

通过采用上述技术方案，从换热器中出来的富氧液空首先进入高压氮塔底部的第一精馏塔底釜，低温空气不断向上流动，与从下而上的低温回流液接触，因为氧气的沸点最高，因此逐渐被第一冷凝器冷凝液化至第一精馏塔底釜，空气不断的向上流动，高压氮塔顶部氧的含量越来越低，氮的含量越来越高，在高压氮塔的塔顶形成高纯氮气，氧气含量降至1ppb；高压氮塔内一部分高纯氮气进入换热器，经复热后送往客户；另一部分送入高压氮塔内部的第一冷凝器，被温度更低的富氧液空冷凝为液相，全部回流入下方的高压氮塔，形成富氧液空；充分利用高压氮塔中富氧液空和低压氮塔中液氮来增加高压氮塔中的回流比，增大了液氮的提取率以及氮气的纯度；直接从高压氮塔中部提取液氮产品，提取率高耗能低，同时减少了对设备的投资成本。

可选的，所述精馏塔本体还包括低压氮塔，过冷器和节流阀V01；所述第一精馏塔底釜通过所述过冷器与所述第一冷凝器相连通，所述过冷器上设置有节流阀；所述高压氮塔与所述低压氮塔之间通过第一管道连通。

通过采用上述技术方案，富氧液空通过过冷器降温3-5度后，经过节流阀V01减压降温，送入高压氮塔顶部的第一冷凝器，氮气通过第一冷凝器冷凝为液氮充当回流液，从而富氧液空气化为富氧空气，通过第一管道送入低压氮塔内部。

可选的，所述精馏塔本体还包括普氧塔，所述普氧塔通过第二管道与所述高压氮塔相连通。

通过采用上述技术方案，部分液体截流后汽化在高压氮塔塔顶形成的污氮气进入普氧塔，普氧塔对形成的污氮气有收集作用。

可选的，所述第一管道上设置有加压泵。

通过采用上述技术方案，低压氮塔中部分回流的液氮进入加压泵加压后，进入高压氮塔增加回流比，近一步加大了高纯氮的提取率。

可选的，所述第一精馏塔底釜内设置有第一液位测量仪。

通过采用上述技术方案，第一液位测量仪不仅能够测量第一精馏塔底釜内的液面高度，同时也能够控制第一精馏塔底釜内的液面高度。

可选的，所述冷凝器内设置有第二液位测量仪。

通过采用上述技术方案，第二液位测量仪不仅能够测量冷凝器内的液面高度，同时也能够控制冷凝器内的液面高度。

可选的，所述高压氮塔顶部设置有产品分析仪。

通过采用上述技术方案，产品分析仪能够采集高纯氮产品的纯度。

可选的，所述高压氮塔顶部设置有压力分析仪。

通过采用上述技术方案，压力分析仪能够采集塔顶压力。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.从换热器中出来的富氧液空首先进入高压氮塔底部的第一精馏塔底釜，低温空气不断向上流动，与从下而上的低温回流液接触，因为氧气的沸点最高，因此逐渐被第一冷凝器冷凝液化至第一精馏塔底釜，空气不断的向上流动，高压氮塔顶部氧的含量越来越低，氮的含量越来越高，在高压氮塔的塔顶形成高纯氮气，氧气含量降至1ppb；高压氮塔内一部分高纯氮气进入换热器，经复热后送往客户；另一部分送入高压氮塔内部的第一冷凝器，被温度更低的富氧液空冷凝为液相，全部回流入下方的高压氮塔，形成富氧液空；充分利用高压氮塔中富氧液空和低压氮塔中液氮来增加高压氮塔中的回流比，增大了液氮的提取率以及氮气的纯度；直接从高压氮塔中部提取液氮产品，提取率高耗能低，同时减少了对设备的投资成本；

2.富氧液空通过过冷器降温3-5度后，经过节流阀V01减压降温，送入高压氮塔顶部的第一冷凝器，氮气通过第一冷凝器冷凝为液氮充当回流液，从而富氧液空气化为富氧空气，通过第一管道送入低压氮塔内部；

3.部分液体截流后汽化在高压氮塔塔顶形成的污氮气进入普氧塔，普氧塔对形成的污氮气有收集作用。

附图说明

图1是本申请实施例中PPB级超高纯制氮机精馏塔的结构示意图。

附图标记说明：

1、高压氮塔；101、进料口；102、出料口；2、低压氮塔；3、普氧塔；4、第一管道；5、第二管道；6、第三管道；7、换热器；8、第一精馏塔底釜；9、第二精馏塔底釜；10、第一冷凝器；11、第二冷凝器；12、过冷器；13、节流阀；14、加压泵；15、第一液位测量仪；16、第二液位测量仪；17、产品分析仪；19、压力分析仪。

具体实施方式

以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种PPB级超高纯制氮机精馏塔。参照图1，PPB级超高纯制氮机精馏塔包括精馏塔本体，精馏塔本体包括高压氮塔1、低压氮塔2和普氧塔3。高压氮塔1与低压氮塔2通过第一管道4相互连通，高压氮塔1与普氧塔3通过第二管道5相互连通，第二管道5上还连通有第三管道6，第三管道6远离第二管道5的一端与低压氮塔2相互连通。第一管道4、第二管道5和第三管道6以使气体和液体能够在高压氮塔1、低压氮塔2和普氧塔3之间相互流动，部分液体截流后汽化在高压氮塔1塔顶形成的污氮气进入普氧塔3，普氧塔3对形成的污氮气有收集作用。

精馏塔本体包括换热器7，高压氮塔1底部设置有进料口101，高压氮塔1底部还设置有第一精馏塔底釜8,第一精馏塔底釜8与进料口101相连通。高压氮塔1顶部设置有出料口102，高压氮塔1顶部还设置有第一冷凝器10，第一冷凝器10与出料口102相连通。从换热器7中出来的富氧液空首先进入高压氮塔1底部的第一精馏塔底釜8，低温空气不断向上流动，与从下而上的低温回流液接触，因为氧气的沸点最高，因此逐渐被第一冷凝器10冷凝液化至第一精馏塔底釜8，空气不断的向上流动，高压氮塔1顶部氧的含量越来越低，氮的含量越来越高，在高压氮塔1的塔顶形成高纯氮气。

精馏塔本体还包括过冷器12，第一精馏塔底釜8通过过冷器12与第一冷凝器10相连通，过冷器12上设置有节流阀13，节流阀13能够控制富氧液空的进料。

高压氮塔1与低压氮塔2之间通过第一管道4连通，富氧液空通过过冷器12降温3-5度后，经过节流阀13减压降温，送入高压氮塔1顶部的第一冷凝器10，氮气通过第一冷凝器10冷凝为液氮充当回流液，从而富氧液空气化为富氧空气，通过第一管道4送入低压氮塔2内部。

第一管道4上设置有加压泵14，加压泵14用于控制低压氮塔2进入高压氮塔1冷凝液氮的压力。低压氮塔2内设置有第二冷凝器11，第二冷凝器11对氮有冷凝液化作用。低压氮塔2中部分回流的液氮进入加压泵14加压后，进入高压氮塔1增加回流比，近一步加大了高纯氮的提取率。

第一精馏塔底釜8内设置有第一液位测量仪15，第一液位测量仪15不仅能够测量第一精馏塔底釜8内的液面高度，同时也能够控制第一精馏塔底釜8内的液面高度。低压氮塔2底部设置有第二精馏塔底釜9，第三管道6靠近低压氮塔2的一端与第二精馏塔底釜9相互连通。第一冷凝器10内设置有第二液位测量仪16，第二液位测量仪16不仅能够测量第一冷凝器10内的液面高度，同时也能够控制第一冷凝器10内的液面高度。

高压氮塔1顶部设置有产品分析仪17，产品分析仪17能够采集高纯氮产品的纯度。高压氮塔1顶部设置有压力分析仪19，压力分析仪19能够采集塔顶压力。

上述实施例的实施原理为：富氧液空首先进入高压氮塔1底部的第一精馏塔底釜8，低温空气不断向上流动，与从下而上的低温回流液接触，因为氧气的沸点最高，因此逐渐被第一冷凝器10冷凝液化至第一精馏塔底釜8，空气不断的向上流动，高压氮塔1顶部氧的含量越来越低，氮的含量越来越高，在高压氮塔1的塔顶形成高纯氮气，氧气含量降至1ppb；高压氮塔1内一部分高纯氮气进入换热器，经复热后送往客户；另一部分送入高压氮塔1内部的第一冷凝器10，被温度更低的富氧液空冷凝为液相，全部回流入下方的高压氮塔1，形成富氧液空；充分利用高压氮塔1中富氧液空和低压氮塔2中液氮来增加高压氮塔1中的回流比，增大了液氮的提取率以及氮气的纯度；直接从高压氮塔1中部提取液氮产品，提取率高耗能低，同时减少了对设备的投资成本。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：包括精馏塔本体，所述精馏塔本体包括换热器(7)、高压氮塔(1)、第一冷凝器(10)；所述换热器(7)与所述高压氮塔(1)相互连通，所述高压氮塔(1)底部设置有第一精馏塔底釜(8)，所述高压氮塔(1)顶部设置有第一冷凝器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述精馏塔本体还包括低压氮塔(2)和过冷器(12)；所述第一精馏塔底釜(8)通过所述过冷器(12)与所述第一冷凝器(10)相连通，所述过冷器(12)上设置有节流阀(13)V01；所述高压氮塔(1)与所述低压氮塔(2)之间通过第一管道(4)连通。

3.根据权利要求1所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述精馏塔本体还包括普氧塔(3)，所述普氧塔(3)通过第二管道(5)与所述高压氮塔(1)相连通。

4.根据权利要求2所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述第一管道(4)上设置有加压泵(14)。

5.根据权利要求1所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述第一精馏塔底釜(8)内设置有第一液位测量仪(15)。

6.根据权利要求1所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述冷凝器内设置有第二液位测量仪(16)。

7.根据权利要求1所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述高压氮塔(1)顶部设置有产品分析仪(17)。

8.根据权利要求1所述的一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述高压氮塔(1)顶部设置有压力分析仪(19)。

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