[发明专利]高提取率和低能耗污氮气提纯氮气的设备及其提取方法

权利要求书

1.一种高提取率和低能耗污氮气提纯氮气的设备，其特征在于：其包括污氮气压缩机、连接在污氮气压缩机上的主换热器、连接在主换热器上的主塔、连接在主塔上的副塔和过冷器，所述主塔上设有主塔冷凝器，所述副塔上设有副塔冷凝器，所述污氮气压缩机的污氮气出口通过管道与主换热器的污氮气进口连接，所述主换热器的污氮气出口通过管道与主塔的污氮气进口连接，所述主塔的纯氮气出口通过管道与主换热器的纯氮气进口连接，所述主塔的污液氮出口通过管道与过冷器的污液氮进口连接，所述过冷器的污液氮出口分别通过管道与主塔冷凝器的污液氮进口和副塔冷凝器的污液氮进口连接，所述副塔的污液氮出口通过管道与副塔冷凝器的污液氮进口连接，所述主塔冷凝器的污氮气出口通过管道与副塔的污氮气进口连接，所述副塔冷凝器的污氮气出口通过管道依次穿过过冷器和主换热器后与污氮气压缩机的污氮气进口连接，所述主塔冷凝器的污液氮出口通过管道与主塔的污液氮进口连接，所述副塔冷凝器的污液氮出口分别通过管道与副塔的污液氮进口和主塔的污液氮进口连接。

2.根据权利要求1所述的一种高提取率和低能耗污氮气提纯氮气的设备，其特征在于：所述主塔的纯氮气出口还通过管道与主塔冷凝器的纯氮气进口连接，所述副塔的纯氮气出口通过管道与副塔冷凝器的纯氮气进口连接。

3.根据权利要求2所述的一种高提取率和低能耗污氮气提纯氮气的方法，其特征在于：其包括下述步骤：

a)污氮气经过压缩机压缩后引入主换热器通过返流气体低温到一定温度后送入主塔;

b)污氮气进入主塔后, 在主塔从下而上在塔板或填料上与自上而下的液体进行传热传质, 在塔顶抽出一部分压力氮气经过主换热器复热后作为产品；

c)从主塔底部出来的污液氮进过过冷器过冷后，一部分送入主塔冷凝器，主塔冷凝器蒸发出来的污氮气送入副塔，此污氮气在副塔从下而上在塔板或填料上与自上而下的液体进行传热传质，塔顶产生的污氮气经过副塔冷凝器冷凝，冷凝后的液体一部分返回副塔作为回流液，另一部分液体打入主塔作为回流液；

d)另一部分过冷器过冷出来的污液氮混合副塔底部出来的污液氮送入副塔冷凝器，副塔冷凝器蒸发出来的污氮气经过过冷器和主换热器复热后送入污氮气压缩机回收利用；

e)为了维持冷量的平衡，在主塔的顶部灌入一部分液氮作为主塔回流液去维持冷量。

4.根据权利要求3所述的一种高提取率和低能耗污氮气提纯氮气的方法，其特征在于：用户排放的污氮气废气作为原料气；主塔和副塔的冷凝器冷源采用主塔底部生产出来的污液氮；主塔的冷凝器蒸发出来的污氮气作为副塔的气源；副塔的冷凝器中冷凝出来的液体一部分返回主塔作为回流液;冷量直接用液氮补充维持，取消了膨胀机制冷。