[发明专利]多段精馏制取高纯氮气空分工艺

摘要

一种多段精馏制取高纯氮气空分工艺，主要是利用低温方法加上采用多段精馏、等熵膨胀制冷循环及带有蒸发器的部分高纯氮气产品实现内压缩之制高纯氮气空分工艺。该方法能分段制取不同输出压力的氮气产品，合理分配精馏过程中的分离功即有效地减少制氮工艺流程中不可逆损失，能充分地利用工艺流程中的可利用的有用功，并使之转化为该制氮气工艺流程中所需要冷量，从而增加液氮产品的产量。该方法不仅能实现部分氮气产品内压缩，加上带有蒸发器的流程布置，能提供高压氮气和中压氮气等两种或两种以上压力等级的高纯氮气产品。不仅流程合理而且具有明显的节能效果，即有效地降低单位制氮能耗，其单位制氮能耗约为0.2164KW.h/Nm3N2，氮气提取率高可达71％，使高纯氮设备性能得到大幅度提高。

主权项

一种多段精馏制取高纯氮气空分工艺，其特征在于该工艺包括如下步骤：<1>将经压缩、预冷、纯化后的干燥压缩空气，送入精馏系统中的主换热器(1)中与返流泠气体进行热交换，该干燥压缩空气自身得以冷却，冷却后的部分压缩空气送去1#膨胀机(2)进行等熵膨胀，产生的部分冷量进入上精馏塔(8)参加精馏，从而实现第一级等熵膨胀制冷循环；<2>所述主换热器(1)中的剩余干燥压缩空气进一步冷却，在该主换热器(1)中被冷却至饱和温度，送至蒸发器(4)中与加压后的液氮进一步换热后，再送到下精馏塔(11)参加精馏，在下精馏塔(11)精馏过程中，于下精馏塔(11)的顶部产生高纯氮气，该高纯氮气在1#冷凝蒸发器(9)中与上精馏塔(8)底部的富氧液空进行换热而形成液氮，部分被液化后的液氮作为回流液参加下精馏塔(11)精馏，另一部分液氮经过冷器(14)过冷后作为液氮产品送出精馏系统，剩余部分液氮经液氮泵(6)加压后送到蒸发器(4)中，与来自所述主换热器(1)中的空气进行换热得以汽化，汽化后的液氮再送到该主换热器(1)中复热至常温，成为高压氮气产品送出精馏系统，而上精馏塔(8)的塔顶得到的高纯氮气，一部分从上精馏塔(8)塔顶取出，经过冷器(14)过冷，又经所述主换热器(1)复热至常温后，成为中压氮气产品送出精馏系统，而另一部分高纯氮气到上精馏塔(8)中的2#冷凝蒸发器(7)中，与来自上精馏塔(8)底部1#冷凝蒸发器(9)并经过冷器(14)过冷的富氧液空换热并冷凝，冷凝后的液氮作为回流液在上精馏塔(8)中参加精馏，而在上精馏塔(8)中的2#冷凝蒸发器(7)中的富氧液空蒸发，该蒸发后的气体又经过冷器(14)换热后，送入2#膨胀机(3)进行等熵膨胀，产生冷量，该冷量经所述主换热器(1)复热至常温后，送出精馏系统，去纯化系统(17)再生纯化器，从而实现第二级等熵膨胀制冷循环。