[发明专利]一种新型外增压内液化纯氮制取装置及方法

权利要求书

1.一种新型外增压内液化纯氮制取装置，其特征在于，包括过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、主换热器、增压膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器、液化器、增压机，

过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器、电加热器、增压机设于冷箱外，主换热器、增压膨胀机、精馏塔I、精馏塔II、冷凝蒸发器I、冷凝蒸发器II、过冷器、液化器设于冷箱内，冷凝蒸发器I设于精馏塔I上方，冷凝蒸发器II设于精馏塔II上方；

过滤器、透平空气压缩机、空气预冷机组、交替使用的分子筛吸附器依次连接，交替使用的分子筛吸附器和主换热器连接，主换热器和精馏塔I底部的原料空气进口连接；

精馏塔I顶部的压力氮气出口分别和主换热器、冷凝蒸发器I连接，主换热器连接外部管道以提供压力氮气产品；冷凝蒸发器I的液氮出口分别和精馏塔I顶部、冷箱外液氮存储罐连接，其中，冷凝蒸发器I的液氮出口和精馏塔I顶部的连接管路上设有角式冷阀；

精馏塔I底部的液空出口和过冷器连接，过冷器分别和冷凝蒸发器I、精馏塔II连接，过冷器和冷凝蒸发器I的连接管路上设有节流阀，过冷器和精馏塔II的连接管路上设有节流阀；冷凝蒸发器I的污氮气出口和液化器连接，液化器和增压机连接，增压机再和液化器连接，液化器和精馏塔II底部连接，液化器和精馏塔II底部连接管路上设有节流阀；

精馏塔II顶部的压力氮气出口分别和主换热器、冷凝蒸发器II连接，主换热器连接外部管道以提供压力氮气产品，冷凝蒸发器II的液氮出口和精馏塔II顶部连接；

精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接，精馏塔II底部的富氧液空出口和冷凝蒸发器II连接管路上设有节流阀，冷凝蒸发器II的污氮气出口和过冷器连接，过冷器和主换热器连接，主换热器部分复热出口和增压膨胀机连接，增压膨胀机和主换热器连接，主换热器分别和电加热器、外部放空管道连接，电加热器和交替使用的分子筛吸附器连接。

2.一种新型外增压内液化纯氮制取方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将原料空气经过滤器过滤掉灰尘和机械杂质后，进入透平空气压缩机将空气压缩到设定压力；之后经空气预冷机组预冷后进入交替使用的分子筛吸附器中纯化；

步骤二、将纯化后的原料空气部分用于仪表空气，其余进入主换热器冷却至饱和并带有一定含湿后进入精馏塔I底部参与精馏；

步骤三、空气经精馏塔I精馏后分离为压力氮气和液空；压力氮气分成两股，一股直接引出经过主换热器复热后出冷箱作为产品供用户，另一股引入冷凝蒸发器I和液空换热，压力氮气被冷凝为液氮，引出部分液氮作为产品供用户，其余引入精馏塔I作为回流液；液空经过冷器过冷后分成两股，一股节流后引入精馏塔II参与精馏，另一股节流后进入冷凝蒸发器I作为冷源和压力氮气换热，液空汽化为污氮气，污氮气经液化器复热后出冷箱，经增压机增压后返回液化器，增压后污氮气和污氮气进行热交换，增压后污氮气被部分液化，节流后引入精馏塔II参与精馏；

步骤四、部分液化的污氮气和精馏塔I引入的液空经精馏塔II精馏后分离为富氧液空和压力氮气，压力氮气分成两股，一股直接引出经过主换热器复热后出冷箱作为产品供用户，另一股引入冷凝蒸发器II和富氧液空换热，压力氮气被冷凝为液氮，液氮引入精馏塔II作为回流液；富氧液空经节流后引入冷凝蒸发器II作为冷源和压力氮气换热，富氧液空被压力氮气汽化为污氮气，污氮气经过冷器复热、主换热器部分复热后引入增压膨胀机膨胀制取冷箱所需冷量，膨胀后污氮气经主换热器复合后出冷箱，部分作为再生气由电加热器加热后引入交替使用的分子筛吸附器，其余放空。