[发明专利]一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体生产方法及装置，尤其是涉及一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法和装置。

背景技术

随着电子工业及芯片业的快速发展，对高纯氧需求量急剧增大，通常光伏行业在使用高纯氮的同时也需要高纯氧，而传统空分流程中，生产高纯氧的原料来源是工业级液氧或者氧气(99.5％以上)，需设置一个脱除高沸点组分的塔器，或者从氩塔中部抽取不含高沸点组分的富氧馏分，然后再送入高纯氧精馏塔内进行精馏。对于仅生产高纯氮的单塔、双塔的用户，通常不带氩塔，制备高纯氧较为困难。采用化学法清楚氧气中甲烷等组分，然后设置氧精馏塔脱出，投资大，钯触媒等催化剂价格昂贵，工艺路线长。

浮法玻璃、化工行业需要大量的带压力的高纯氮气，氮气压力要求＞0.15MPa，从空分装置中直接生产高提取率、带压力的高纯氮是节能减排的需求，因此采用三塔制氮、制氧流程同时生产带压力的高纯氮、高纯氧，不仅节省了设备投资、降低能耗，同时利用中压精馏塔富氧的富氧液(不含高沸点组分的富氧液)进入氧精馏塔精馏进行提取高纯氧，实现循环经济效应，能耗大大降低，产品附加值提高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种纯度较高、实现压力氮气和高纯氧回收的生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法和装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)纯化后的空气经换热器冷却至液化后进入高压精馏塔，经高压精馏塔分离成液氮和富氧液空；

(2)液氮和富氧液空进入中压精馏塔，在中压精馏塔中分离成中压氮气和富氧液，在中压精馏塔侧设置低甲烷含量的富氧液抽口，该抽口连接富氧液管道，中压精馏塔底部排出部分富含甲烷等高沸点组份的低纯氧，中压氮气从中压精馏塔的塔顶中抽出；

(3)富氧液经富氧液管道进入到氧精馏塔中精馏，该氧精馏塔的底部设置再沸器，高纯氧从氧精馏塔的塔釜或塔釜上部抽出。

所述步骤(3)中的富氧液从中压精馏塔塔釜上部4～15块理论塔板抽出，富氧液中的甲烷含量为0.01～2ppm。

所述步骤(3)中的富氧液进入氧精馏塔顶部以下至少一块塔板精馏，该氧精馏塔顶部补充液氮作为回流液。

所述步骤(3)中氧精馏塔底部的再沸器采用进入高压精馏塔前的压缩空气或高压精馏塔分离出的部分液氮作为冷却介质。

所述步骤(3)中的高纯氧从氧精馏塔塔釜上部4～15块理论塔板抽出。

一种生产带压力的高纯氮及高纯氧的装置，其特征在于，该装置包括高压精馏塔、中压精馏塔及氧精馏塔，所述的高压精馏塔设在中压精馏塔的下部，该高压精馏塔的底部与换热器连接，所述的中压精馏塔的塔釜设置冷凝蒸发器，该中压精馏塔的上部经富氧液管道与氧精馏塔的上部连接，所述的氧精馏塔下部设置氧精馏塔再沸器。

所述的高压精馏塔内设置塔板50～90块，该高压精馏塔的操作压力0.6～1.1MPa。

所述的中压精馏塔内设置塔板45～80块，该中压精馏塔的操作压力0.15～0.5MPa。

所述的氧精馏塔内设置塔板40～90块，该氧精馏塔的操作压力0.03～0.5MPa。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)传统高纯氧主要是从工业氧(99.5％)中进行提纯，一般需要2～3只精馏塔，分别去除工业氧中的高沸点组分(甲烷、氪、氙、氧化亚氮等)，而后去除氧中的氩组分，本发明在制取带压力的高纯氮的中压精馏塔釜上方至少一个平衡级抽取基本不含甲烷的富氧液作为原料，其中所含的甲烷、氪、氙等高沸点组分含量均为ppb级，同时氮气的提取率没有降低；

(2)本发明可实现压力氮气和高纯氧的同时回收，压力氮气的提取率达到65-72％，氮气压力达到0.15-0.4MPa，高纯氧的提取率占空气中氧含量的达到10-20％；

(3)高纯氧产品气形式多样，生产的气体产品可以是气体，也可生产液体产品进入液体储槽贮存；

(4)在中压精馏塔底部排出部分低纯液氧(约含70-95％氧，甲烷约100-500ppm，及氪、氙、氧化亚氮等)使中压精馏塔中碳氢化合物降低提高了设备的安全性。

附图说明

图1为实施例1中本发明的结构示意图；

图2为实施例2中本发明的结构示意图；

图3为实施例3中本发明的结构示意图。