[发明专利]一种新型外增压内液化纯氮制取装置及方法

说明书

本发明公开一种新型外增压内液化纯氮制取装置，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。本发明还公开一种新型外增压内液化纯氮制取方法。本发明采用污氮返流膨胀制冷，压力利用效率高，装置能耗低；采用双塔并联制氮，上塔压力可高于或低于下塔压力，可同时制取两种同压力等级或不同压力等级的氮气产品，并可制取部分液氮产品；设置内液化器和外部增压机，外增压机设在冷箱外部，便于维护和检修，内液化器设在冷箱内部，冷损失小，同时因外增压机在选型上不受限制，因此可极大增加本发明的应用范围。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，具体涉及一种新型外增压内液化纯氮制取装置及方法。

背景技术

随着化工、电子、新材料、瓷钢业、玻璃等行业技术发展和革新，对氮气需求量急速增加，同时对氮气纯度也提出了更高的要求。

目前市场上的常用的纯氮设备分为两种：单塔制氮和双塔制氮。单塔制氮流畅可制取一定压力的产品氮气直接供用户使用，该种流程形式虽然结构简单，但装置提取率较低，产品单耗高，不适合大规模用氮气量的需求；双塔制氮又分为常压氮气和带压氮气流程，常压氮气流程可以制取常压氮气或压力为0.1-0.2MpaG的低压氮气，装置提取率高，能耗较单塔制氮低，但是由于产品压力较低，产品氮气需要经氮气压缩机压缩后才能满足用户对氮气压力的要求，带压氮气流程一般为带液氮泵流程，对于氮气量＜4500Nm³/h的空分装置，液氮泵选择比较困难，同时因为液氮泵一般放置在冷箱内部，一旦液氮泵故障，必须对冷箱扒砂，因此液氮泵的配置上一般选择进口液体泵，且一用一备。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型外增压内液化纯氮制取装置及方法，以解决现有技术的不足。

本发明采用以下技术方案：

一种新型外增压内液化纯氮制取装置，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。