CN219572431U - 带高纯氧产品的制氮设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种带高纯氧产品的制氮设备，包括精馏上塔、高纯氧塔、高纯氧塔蒸发器；高纯氧塔具有液态富氧入口、富氧气体出口、液氧出口、高纯液氧出口；高纯氧塔蒸发器具有富氧气体入口、液态富氧出口；精馏上塔具有富氧气体出口、富氧液体出口；精馏上塔的富氧气体出口与高纯氧塔蒸发器的富氧气体入口相连接，高纯氧塔蒸发器的液态富氧出口与高纯氧塔的液态富氧入口相连接，精馏上塔的富氧液体出口与高纯氧塔的液态富氧入口相连接，高纯氧塔的富氧气体出口输出富氧气体，液氧出口输出液氧产品，高纯氧塔的高纯液氧出口输出高纯氧产品。本实用新型能够在制氮同时产出高纯氧产品，提高了气源利用率，减少气源组分浪费，提高了经济效益。

Description

带高纯氧产品的制氮设备
技术领域
本实用新型涉及气体制备技术领域，具体涉及一种带高纯氧产品的制氮设备。
背景技术
现有的制氮设备往往仅产出含氮类产品，产品单一，原料气中的部分组分被浪费，因而经济效益不佳。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能够产出高纯氧产品，从而经济效益较好、避免气体组分浪费的制氮设备。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种带高纯氧产品的制氮设备，包括精馏上塔、用于精馏制取高纯氧产品的高纯氧塔、设置于所述高纯氧塔底部内的高纯氧塔蒸发器；所述高纯氧塔具有液态富氧入口、富氧气体出口、液氧出口、高纯液氧出口；所述高纯氧塔蒸发器具有冷凝侧富氧气体入口、冷凝侧液态富氧出口；所述精馏上塔具有富氧气体出口、富氧液体出口；
所述精馏上塔的富氧气体出口与所述高纯氧塔蒸发器的冷凝侧富氧气体入口相连接，所述高纯氧塔蒸发器的冷凝侧液态富氧出口与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接，所述精馏上塔的富氧液体出口与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接，所述高纯氧塔的富氧气体出口输出富氧气体，所述高纯氧塔的液氧出口输出液氧产品，所述高纯氧塔的高纯液氧出口输出高纯氧产品。
所述高纯氧塔蒸发器的冷凝侧液态富氧出口经第一节流阀与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接，所述精馏上塔的富氧液体出口经第二节流阀与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接。
所述高纯氧塔的高纯液氧出口经液氧泵连接至需要所述高纯氧产品之处。
所述带高纯氧产品的制氮设备还包括精馏下塔、下塔冷凝器、上塔冷凝器、膨胀机和换热器组；所述精馏上塔还具有富氧气体入口、纯氮气出口、液氮入口；所述精馏下塔具有空气入口、高纯氮气出口、富氧液空出口、液氮入口；所述下塔冷凝器具有冷凝侧氮气入口、冷凝侧液氮出口、蒸发侧富氧液空入口、蒸发侧富氧气体出口；所述上塔冷凝器具有冷凝侧氮气入口、冷凝侧液氮出口、蒸发侧富氧液体入口、蒸发侧富氧气体出口、富氧液体出口；
空气气源经所述换热器组与所述精馏下塔的空气入口相连接，所述精馏下塔的高纯氮气出口分为两条高纯氮气支路，第一条所述高纯氮气支路经所述换热器组连接至需要所述高纯氮气之处，第二条所述高纯氮气支路与所述下塔冷凝器的冷凝侧氮气入口相连接，所述下塔冷凝器的冷凝侧液氮出口与所述精馏下塔的液氮入口相连接，所述精馏下塔的富氧液空出口与所述下塔冷凝器的蒸发侧富氧液空入口相连接，所述下塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口与所述精馏上塔的富氧气体入口相连接，所述精馏上塔的纯氮气出口与所述上塔冷凝器的冷凝侧氮气入口相连接，所述上塔冷凝器的冷凝侧液氮出分为两条液氮支路，第一条所述液氮支路与所述精馏上塔的液氮入口相连接，第二条所述液氮支路与所述精馏下塔的液氮入口相连接，所述精馏上塔的富氧液体出口经所述换热器组与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述下塔冷凝器的富氧液体出口经所述换热器组与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口经所述换热器组与所述膨胀机的入口相连接，所述膨胀机的出口经所述换热器组连接至排气位置，所述高纯氧塔的富氧气体出口经所述换热器组连接至所述富氧气体的排放处，所述高纯氧塔的高纯液氧出口经所述换热器组连接至需要所述高纯氧产品之处。
所述换热器组包括主换热器、过冷器；空气气源经所述主换热器与所述精馏下塔的空气入口相连接，第一条所述高纯氮气支路经所述主换热器连接至需要所述高纯氮气之处，所述精馏上塔的富氧液体出口经所述过冷器与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述下塔冷凝器的富氧液体出口经所述过冷器与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口经所述过冷器、所述主换热器与所述膨胀机的入口相连接，所述膨胀机的出口经所述主换热器连接至排气位置，所述高纯氧塔的富氧气体出口经所述主换热器连接至所述富氧气体的排放处，所述高纯氧塔的高纯液氧出口经所述主换热器连接至需要所述高纯氧产品之处。
所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口经所述主换热器后分支出一条富氧气体支路，所述富氧气体支路在所述主换热器中与所述膨胀机的出口连接至所述排气位置的管路汇合。
所述精馏下塔的富氧液空出口经第三节流阀与所述下塔冷凝器的蒸发侧富氧液空入口相连接；所述下塔冷凝器的富氧液体出口经所述换热器组后，再经第四节流阀与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接；所述精馏上塔的富氧液体出口经所述换热器组后，再经第五节流阀与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接。
第二条所述液氮支路经液氮泵与所述精馏下塔的液氮入口相连接。
所述高纯氧塔、所述高纯氧塔蒸发器、所述精馏下塔、精馏上塔、下塔冷凝器、上塔冷凝器、膨胀机和换热器组均设置于冷箱中。
所述空气气源经压缩冷却装置、预冷纯化装置后再经所述换热器组与所述精馏下塔的空气入口相连接。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型能够在制氮同时产出高纯氧产品，提高了气源利用率，减少气源组分浪费，提高了经济效益。
附图说明
附图1为本实用新型的带高纯氧产品的制氮设备的示意图。
实施方式
下面结合附图所示的实施例对本实用新型作进一步描述。
实施例一：如附图1所示，一种带高纯氧产品的制氮设备，包括常规的制氮部分和附加的制氧部分。具体的，该带高纯氧产品的制氮设备包括精馏下塔C1、下塔冷凝器K1、精馏上塔C2、上塔冷凝器K2、膨胀机ET1、换热器组、高纯氧塔C3和高纯氧塔蒸发器K3，其中，精馏下塔C1、下塔冷凝器K1、精馏上塔C2、上塔冷凝器K2、膨胀机ET1、换热器组属于常规的制氮部分，高纯氧塔C3和高纯氧塔蒸发器K3属于附加的制氧部分。精馏下塔C1具有空气入口、高纯氮气出口、富氧液空出口、液氮入口。下塔冷凝器K1具有冷凝侧氮气入口、冷凝侧液氮出口、蒸发侧富氧液空入口、蒸发侧富氧气体出口。精馏上塔C2具有富氧气体出口、富氧液体出口、富氧气体入口、纯氮气出口、液氮入口。上塔冷凝器K2具有冷凝侧氮气入口、冷凝侧液氮出口、蒸发侧富氧液体入口、蒸发侧富氧气体出口、富氧液体出口。用于精馏制取高纯氧产品的高纯氧塔C3具有液态富氧入口、富氧气体出口、液氧出口、高纯液氧出口。设置于高纯氧塔C3底部内的高纯氧塔蒸发器K3具有冷凝侧富氧气体入口、冷凝侧液态富氧出口。
空气气源经压缩冷却装置、预冷纯化装置后，再经换热器组与精馏下塔C1的空气入口相连接，精馏下塔C1的高纯氮气出口分为两条高纯氮气支路，第一条高纯氮气支路经换热器组连接至需要高纯氮气之处，第二条高纯氮气支路与下塔冷凝器K1的冷凝侧氮气入口相连接，下塔冷凝器K1的冷凝侧液氮出口与精馏下塔C1的液氮入口相连接，精馏下塔C1的富氧液空出口经第三节流阀LV1与下塔冷凝器K1的蒸发侧富氧液空入口相连接，下塔冷凝器K1的蒸发侧富氧气体出口与精馏上塔C2的富氧气体入口相连接，精馏上塔C2的纯氮气出口与上塔冷凝器K2的冷凝侧氮气入口相连接，上塔冷凝器K2的冷凝侧液氮出分为两条液氮支路，第一条液氮支路与精馏上塔C2的液氮入口相连接，第二条液氮支路经液氮泵NP601与精馏下塔C1的液氮入口相连接，精馏上塔C2的富氧液体出口经换热器组后，再经第五节流阀LV3与上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧液体入口相连接，下塔冷凝器K1的富氧液体出口经换热器组后，再经第四节流阀LV2与上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧液体入口相连接，上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧气体出口经换热器组与膨胀机ET1的入口相连接，膨胀机ET1的出口经换热器组连接至排气位置，高纯氧塔C3的富氧气体出口经换热器组连接至富氧气体的排放处，高纯氧塔C3的高纯液氧出口经换热器组连接至需要高纯氧产品之处。
精馏上塔C2的富氧气体出口与高纯氧塔蒸发器K3的冷凝侧富氧气体入口相连接，高纯氧塔蒸发器K3的冷凝侧液态富氧出口经第一节流阀HV1与高纯氧塔C3的液态富氧入口相连接，精馏上塔C2的富氧液体出口经第二节流阀HV2与高纯氧塔C3的液态富氧入口相连接，高纯氧塔C3的富氧气体出口输出富氧气体，高纯氧塔C3的液氧出口输出液氧产品，高纯氧塔C3的高纯液氧出口输出高纯氧产品。高纯氧塔C3的高纯液氧出口经液氧泵OP701连接至需要高纯氧产品之处。
上述方案中，换热器组包括主换热器E1、过冷器E2；空气气源经主换热器E1与精馏下塔C1的空气入口相连接，第一条高纯氮气支路经主换热器E1连接至需要高纯氮气之处，精馏上塔C2的富氧液体出口经过冷器E2与上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧液体入口相连接，下塔冷凝器K1的富氧液体出口经过冷器E2与上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧液体入口相连接，上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧气体出口经过冷器E2、主换热器E1与膨胀机ET1的入口相连接，膨胀机ET1的出口经主换热器E1连接至排气位置，高纯氧塔C3的富氧气体出口经主换热器E1连接至富氧气体的排放处，高纯氧塔C3的高纯液氧出口经主换热器E1连接至需要高纯氧产品之处。上塔冷凝器K2的蒸发侧富氧气体出口经主换热器E1后分支出一条富氧气体支路，富氧气体支路在主换热器E1中与膨胀机ET1的出口连接至排气位置的管路汇合。
高纯氧塔C3、高纯氧塔蒸发器K3、精馏下塔C1、精馏上塔C2、下塔冷凝器K1、上塔冷凝器K2、膨胀机ET1和换热器组均设置于冷箱中。
基于上述带高纯氧产品的制氮设备实现的制氮、制纯氧产品的方法为：空气经压缩冷却、预冷纯化后，送入主换热器E1中与返流的富氧气、产品氮气、产品高纯氧气进行热交换，空气被冷却到饱和温度左右，进入精馏下塔C1底部。从精馏下塔C1底部进入的空气，与从精馏下塔C1顶流下的回流液在塔内进行多次热量与质量交换，在精馏下塔C1的顶部得到高纯氮气，抽出一部分高纯氮气经主换热器E1复热后作为高纯氮气产品送出，另一部分高纯氮气则进入下塔冷凝器K1中冷凝，冷凝后的液氮进入精馏下塔C1顶部作为回流液参与精馏，在精馏下塔C1底部得到富氧液空，经第三节流阀LV1进入下塔冷凝器K1，蒸发后形成的富氧气体进入精馏上塔C2底部参与精馏，在精馏上塔C2顶部得到纯氮气。纯氮气出精馏上塔C2进入上塔冷凝器K2后冷凝成为液氮，部分液氮回到精馏上塔C2作为回流液参与精馏，另一部分液氮经液氮泵NP601加压后送到精馏下塔C1顶部作为回流液参与精馏。下塔冷凝器K1中的部分富氧液体经过冷器E2、第四节流阀LV2后进入上塔冷凝器K2的蒸发侧。精馏上塔C2底部得到的富氧液体过冷器E2、第五节流阀LV3进入上塔冷凝器K2的蒸发侧。两股富氧液体蒸发后形成的富氧气体经过冷器E2和主换热器E1加热到一定温度，送入膨胀机ET1进行膨胀制冷，膨胀后再经主换热器E1复热到常温后排出冷箱。
从精馏上塔C2下部抽取一股富氧气体，送入高纯氧塔蒸发器K3的冷凝侧冷凝成液态富氧，同时也将高纯氧塔蒸发器K3蒸发侧的液氧汽化形成上升气。液态富氧经第一节流阀HV1节流后送入高纯氧塔C3顶部；从精馏上塔C2下部另抽取一股富氧液体，经第二节流阀HV2节流后也送入高纯氧塔C3顶部。在高纯氧塔C3内，回流液与上升气进行热质交换，最终在高纯氧塔C3顶部得到富氧气体，在高纯氧塔C3底部得到高纯液氧产品，在高纯氧塔C3下部抽取高纯液氧经液氧泵OP701增压后在主换热器E1内复热到常温做为产品送出。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带高纯氧产品的制氮设备，包括精馏上塔，其特征在于：其还包括用于精馏制取高纯氧产品的高纯氧塔、设置于所述高纯氧塔底部内的高纯氧塔蒸发器；所述高纯氧塔具有液态富氧入口、富氧气体出口、液氧出口、高纯液氧出口；所述高纯氧塔蒸发器具有冷凝侧富氧气体入口、冷凝侧液态富氧出口；所述精馏上塔具有富氧气体出口、富氧液体出口；
所述精馏上塔的富氧气体出口与所述高纯氧塔蒸发器的冷凝侧富氧气体入口相连接，所述高纯氧塔蒸发器的冷凝侧液态富氧出口与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接，所述精馏上塔的富氧液体出口与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接，所述高纯氧塔的富氧气体出口输出富氧气体，所述高纯氧塔的液氧出口输出液氧产品，所述高纯氧塔的高纯液氧出口输出高纯氧产品。
2.根据权利要求1所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述高纯氧塔蒸发器的冷凝侧液态富氧出口经第一节流阀与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接，所述精馏上塔的富氧液体出口经第二节流阀与所述高纯氧塔的液态富氧入口相连接。
3.根据权利要求1所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述高纯氧塔的高纯液氧出口经液氧泵连接至需要所述高纯氧产品之处。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：其还包括精馏下塔、下塔冷凝器、上塔冷凝器、膨胀机和换热器组；所述精馏上塔还具有富氧气体入口、纯氮气出口、液氮入口；所述精馏下塔具有空气入口、高纯氮气出口、富氧液空出口、液氮入口；所述下塔冷凝器具有冷凝侧氮气入口、冷凝侧液氮出口、蒸发侧富氧液空入口、蒸发侧富氧气体出口；所述上塔冷凝器具有冷凝侧氮气入口、冷凝侧液氮出口、蒸发侧富氧液体入口、蒸发侧富氧气体出口、富氧液体出口；
空气气源经所述换热器组与所述精馏下塔的空气入口相连接，所述精馏下塔的高纯氮气出口分为两条高纯氮气支路，第一条所述高纯氮气支路经所述换热器组连接至需要所述高纯氮气之处，第二条所述高纯氮气支路与所述下塔冷凝器的冷凝侧氮气入口相连接，所述下塔冷凝器的冷凝侧液氮出口与所述精馏下塔的液氮入口相连接，所述精馏下塔的富氧液空出口与所述下塔冷凝器的蒸发侧富氧液空入口相连接，所述下塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口与所述精馏上塔的富氧气体入口相连接，所述精馏上塔的纯氮气出口与所述上塔冷凝器的冷凝侧氮气入口相连接，所述上塔冷凝器的冷凝侧液氮出分为两条液氮支路，第一条所述液氮支路与所述精馏上塔的液氮入口相连接，第二条所述液氮支路与所述精馏下塔的液氮入口相连接，所述精馏上塔的富氧液体出口经所述换热器组与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述下塔冷凝器的富氧液体出口经所述换热器组与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口经所述换热器组与所述膨胀机的入口相连接，所述膨胀机的出口经所述换热器组连接至排气位置，所述高纯氧塔的富氧气体出口经所述换热器组连接至所述富氧气体的排放处，所述高纯氧塔的高纯液氧出口经所述换热器组连接至需要所述高纯氧产品之处。
5.根据权利要求4所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述换热器组包括主换热器、过冷器；空气气源经所述主换热器与所述精馏下塔的空气入口相连接，第一条所述高纯氮气支路经所述主换热器连接至需要所述高纯氮气之处，所述精馏上塔的富氧液体出口经所述过冷器与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述下塔冷凝器的富氧液体出口经所述过冷器与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接，所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口经所述过冷器、所述主换热器与所述膨胀机的入口相连接，所述膨胀机的出口经所述主换热器连接至排气位置，所述高纯氧塔的富氧气体出口经所述主换热器连接至所述富氧气体的排放处，所述高纯氧塔的高纯液氧出口经所述主换热器连接至需要所述高纯氧产品之处。
6.根据权利要求5所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧气体出口经所述主换热器后分支出一条富氧气体支路，所述富氧气体支路在所述主换热器中与所述膨胀机的出口连接至所述排气位置的管路汇合。
7.根据权利要求4所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述精馏下塔的富氧液空出口经第三节流阀与所述下塔冷凝器的蒸发侧富氧液空入口相连接；所述下塔冷凝器的富氧液体出口经所述换热器组后，再经第四节流阀与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接；所述精馏上塔的富氧液体出口经所述换热器组后，再经第五节流阀与所述上塔冷凝器的蒸发侧富氧液体入口相连接。
8.根据权利要求4所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：第二条所述液氮支路经液氮泵与所述精馏下塔的液氮入口相连接。
9.根据权利要求4所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述高纯氧塔、所述高纯氧塔蒸发器、所述精馏下塔、精馏上塔、下塔冷凝器、上塔冷凝器、膨胀机和换热器组均设置于冷箱中。
10.根据权利要求4所述的带高纯氧产品的制氮设备，其特征在于：所述空气气源经压缩冷却装置、预冷纯化装置后再经所述换热器组与所述精馏下塔的空气入口相连接。
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