[发明专利]单塔双返流膨胀制取低压氮气的装置和方法

摘要

本发明公开了一种单塔双返流膨胀制取低压氮气的装置和方法。装置包括过滤器、压缩机、预冷系统、分子筛纯化系统、主换热器、精馏塔、冷凝蒸发器、过冷器、废气膨胀机以及驱动的增压机、氮气膨胀机以及驱动的增压机和节流阀。空气首先进入空气过滤器除杂，然后进入空气压缩机压缩，压缩后进入空气预冷系统冷却和分子筛纯化系统净化，净化后进入主换热器冷却，冷却后进入精馏塔分离，分离后精馏塔顶部产生氮气和下部富氧液空；氮气部分进入蒸发器冷凝为液氮，部分经主换热器、膨胀机循环处理后收集；液氮部分作为回流液，部分排出收集；富氧液空经过处理后循环利用。本发明流程简单、易于操作，可获得压力为0.01～0.1MPa的氮气。

主权项

一种单塔双返流膨胀制取低压氮气的装置，其特征在于，包括空气过滤器AF、空气压缩机TC、空气预冷系统RU、分子筛纯化系统MS、主换热器E1、精馏塔C1、设置在精馏塔顶部的冷凝蒸发器K1、过冷器E2、节流阀、废气膨胀机ET2、氮气膨胀机ET1、氮气膨胀机驱动的增压机BT1和废气膨胀机驱动的增压机BT2，两增压机进出口分别与大气相通或通过管道依次连接于分子筛纯化系统MS和主换热器E1之间，各设备之间通过管道相连通，连接关系为：空气过滤器AF的进气口为原料空气输入口，其出气口通过101管道与空气压缩机TC的空气进气口连通，空气压缩机TC的空气出气口通过102管道与空气预冷系统RU的空气进气口直接连通或者经末级冷却器WE后与空气预冷系统RU的空气进气口连通，空气预冷系统RU的空气出气口通过103管道与分子筛纯化系统MS的空气进气口连通；分子筛纯化系统的空气出气口通过104管道与主换热器E1的空气进气口直接连通或者分子筛纯化系统MS的空气出气口通过104管道依次经氮气增压机BT1和废气增压机BT2后与主换热器E1的空气进气口连通，主换热器E1的空气出气口通过105管道与精馏塔C1下部空气进气口连通；精馏塔C1顶部氮气201管道出口分别通过203管道与主换热器E1的氮气进口连通、通过202管道与冷凝蒸发器K1的氮气进口连通，主换热器E1的氮气出口通过204管道与氮气膨胀机ET1的氮气进口连通，氮气膨胀机ET1的氮气出口通过205管道与主换热器E1的另一氮气进口连通，主换热器E1的另一氮气出口通过206输出管道排出收集；冷凝蒸发器K1的液氮401管道出口分别通过402管道与精馏塔C1顶部液氮进口连通、通过403输出管道并经节流阀V1后排出收集；精馏塔C1底部富氧液空出口通过301管道与过冷器E2的富氧液空进口连通，过冷器E2的富氧液空出口通过302管道并经节流阀V2后通过303管道与冷凝蒸发器K1的富氧液空进口连通，冷凝蒸发器K1的废气出口通过304管道与过冷器E2的废气进口连通，过冷器E2的废气出口通过305管道与主换热器E1的废气进口连通，主换热器E1的废气出口通过306管道与废气膨胀机ET2的废气进口连通，废气膨胀机ET2的废气出口通过307管道与主换热器E1的另一废气进口连通，主换热器E1的另一废气出口分别通过310管道与分子筛纯化系统MS连通、通过309管道排出或者与空气预冷系统RU连通。