專利名稱：：低能耗制氮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種制氮裝置，尤其是一種大幅度降低能耗制氮裝置。
背景技術(shù)：
：隨著新興光電產(chǎn)業(yè)和特殊石化行業(yè)等的飛速發(fā)展，對(duì)氮?dú)猱a(chǎn)品的需求量越來越大，制取氮?dú)獾目辗衷O(shè)備是耗能大戶，由于長期運(yùn)行，如何能有效降低能耗至關(guān)重要。氮?dú)鈮毫^高，廢氣量較大，充分膨脹利用則輸出功率可觀，目前一般的做法是部分膨脹，其余節(jié)流，膨脹機(jī)輸出的功增壓原料空氣或采用風(fēng)機(jī)制動(dòng)放空；液空不過冷或僅與部分流體簡(jiǎn)單換熱過冷。采用這些方法和流程組織，空分設(shè)備的能耗仍然無法滿足用戶的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝流程優(yōu)化、投資成本低的低能耗制氮裝置。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型包括換熱器、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器、透平膨脹機(jī)，所述透平機(jī)還包括增壓部件，所述增壓部件的增壓端與所述膨脹端通過軸連接；所述精餾塔塔頂?shù)牡獨(dú)獬隹谕ㄟ^管道依次與換熱器、膨脹機(jī)增壓端連接；精餾塔底富氧液空出口通過管道連接換熱器，換熱器冷源輸出端與冷凝蒸發(fā)器管道連接，冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)端依次與換熱器、透平膨脹機(jī)膨脹端管道連接；透平膨脹機(jī)膨脹端通過管道依次與換熱器、低壓富氧氣排出管道連接。采用以上結(jié)構(gòu)的制氮裝置，充分利用精餾塔底的富氧液空與換熱器換熱過冷后作為冷凝蒸發(fā)器的冷源，在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生的壓力富氧氣在膨脹機(jī)膨脹，其輸出的功驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)增壓端，用于增壓氮?dú)?，膨脹后的低壓富氧氣通過管道進(jìn)入換熱器被復(fù)熱至常溫被排出。本裝置充分有效利用了能量，壓縮機(jī)排壓和精餾壓力降低，降低了原料氣的壓力，利于精餾，并大幅度降低能耗。其次將富氧液空與壓力富氧氣、低壓富氧氣和氮?dú)獾壤淞黧w在換熱器內(nèi)換熱過冷，返流氣體將引入的壓縮凈化后的空氣低溫冷卻；可以充分回收冷量，特別是降低了液空節(jié)流汽化率，增大精餾塔回流比；降低了入塔空氣的含濕量，參與精餾的空氣比率增大；提高了膨脹機(jī)入口溫度，高溫高焓降，膨脹機(jī)制冷量輸出功增大，液空充分過冷吸收冷量，含濕量降到最低，相當(dāng)于增加了精餾氣量，提高了提取率。避免了大量膨脹導(dǎo)致空氣含濕量增加的問題，同時(shí)增大了液氮的產(chǎn)量，提高了輸出產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。采用本發(fā)明，具有流程組織優(yōu)化，設(shè)備投入成本低，能耗降低顯著的特點(diǎn)。膨脹機(jī)輸出氮?dú)膺M(jìn)入用戶管網(wǎng)增壓產(chǎn)品氮?dú)?，充分有效利用了能量，大大降低了原料氣壓力，壓縮機(jī)排壓降低從而降低能耗。其次將液空與壓力廢氣、氮?dú)夂团蛎浀蛪簭U氣等冷流體換熱，使液空充分過冷吸收冷量，含濕量降到最低，相當(dāng)于增加了精餾氣量，提高了提取率。避免了大量膨脹導(dǎo)致空氣含濕量增加的問題，同時(shí)增大了液氮等產(chǎn)量，提高了輸出產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。采用本發(fā)明，具有流程組織優(yōu)化，設(shè)備投入成本低，能耗降低顯著的特點(diǎn)。圖示為本發(fā)明的制氮裝置連接示意圖。圖中標(biāo)記ET增壓膨脹機(jī)Cl精餾塔Kl冷凝蒸發(fā)器El換熱器具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型的上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。a)壓縮并凈化的空氣引入換熱器El，通過管道被換熱器內(nèi)的低壓富氧氣、氮?dú)夂蛪毫Ω谎鯕獾确盗鳉怏w冷卻到接近液化溫度；b)冷卻后的空氣送入精餾塔Cl，在精餾塔從下而上在塔板或填料上與自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，塔內(nèi)由于氣液直接接觸介質(zhì)組成沸點(diǎn)不同形成精餾。在塔頂獲得氮?dú)猓凰撰@得富氧液空；c)從精餾塔頂出來的一部分氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器Kl被冷凝成液氮，其中一部分液氮作為產(chǎn)品液氮被引出，其余作為回流液返回精餾塔；從塔頂出來的另一部分氮?dú)馑腿霌Q熱器El復(fù)熱到常溫，然后進(jìn)入增壓膨脹機(jī)ET的增壓端增壓后進(jìn)入用戶氮?dú)夤芫W(wǎng)；d)從精餾塔底引出的富氧液空，進(jìn)入換熱器E1與低壓富氧氣、氮?dú)夂蛪毫Ω谎鯕膺^冷，節(jié)流后進(jìn)入冷凝蒸發(fā)器作為冷源與精餾塔頂出來的氮?dú)膺M(jìn)行換熱，被蒸發(fā)后產(chǎn)生的壓力富氧氣進(jìn)入換熱器被復(fù)熱到一定溫度，再送入增壓膨脹機(jī)的膨脹端膨脹制冷；膨脹后的低壓富氧氣進(jìn)入換熱器被復(fù)熱至常溫被排出。采用本實(shí)用新型裝置，和現(xiàn)有設(shè)備相比，只需要對(duì)流程組織進(jìn)行優(yōu)化，換熱器布置流道略復(fù)雜，換熱器長度略增加，液空管路略長；用于增壓的透平膨脹機(jī)及其輔助儀控系統(tǒng)等費(fèi)用略增加，但壓縮機(jī)費(fèi)用降低，投入成本非常低廉，卻可將中大型制氮及其衍生系列裝置(如附帶部分氧氣或液氧)的能耗降低15~23%以上，同時(shí)可節(jié)約水耗1422%。例如一套5000麗3/H壓力0.9MPaG電子行業(yè)典型制氮裝置，電耗可降低373KW(21.6%)，節(jié)水21%，電費(fèi)年節(jié)約373X0.5X8500=1,585,250元，按一套裝置運(yùn)行15年計(jì)算，節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益為23，778,750元；也即節(jié)約資金相當(dāng)于全部裝置投資和管理費(fèi)用。而新型裝置僅比常規(guī)裝置增加投資費(fèi)用的回收周期僅需4~8個(gè)月，具有經(jīng)濟(jì)效益最大化和增加投資最小化的特點(diǎn)，非常值得推廣。全國制氮裝置近百套，若采用本發(fā)明，每年可節(jié)約數(shù)億元電費(fèi)和大量水資源。典型敘氮裝置能耗對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注預(yù)冷、純化再生為制氮裝置預(yù)處理。需要說明的是雖然上述實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施例，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述實(shí)施例中不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以想到的替換結(jié)構(gòu)，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種低能耗制氮裝置，包括換熱器、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器、透平膨脹機(jī)，其特征在于所述透平機(jī)還包括增壓部件，所述增壓部件的增壓端與所述膨脹端通過軸連接；所述精餾塔塔頂?shù)牡獨(dú)獬隹谕ㄟ^管道依次與換熱器、膨脹機(jī)增壓端連接，精餾塔底富氧液空出口通過管道連接換熱器，換熱器冷源輸出端與冷凝蒸發(fā)器管道連接，冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)端依次與換熱器、透平膨脹機(jī)膨脹端管道連接；透平膨脹機(jī)膨脹端通過管道依次與換熱器、低壓富氧氣排出管道連接。專利摘要一種低能耗制氮裝置，包括換熱器、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器、增壓透平膨脹機(jī)，所述增壓部件的增壓端與所述膨脹端通過軸連接；所述精餾塔塔頂?shù)牡獨(dú)獬隹谕ㄟ^管道依次與換熱器、膨脹機(jī)增壓端連接；精餾塔底富氧液空出口通過管道連接換熱器，換熱器冷源輸出端與冷凝蒸發(fā)器管道連接，冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)端依次與換熱器、透平膨脹機(jī)膨脹端管道連接；透平膨脹機(jī)膨脹端通過管道依次與換熱器、低壓富氧氣排出管道連接。本裝置通過壓力富氧氣膨脹增壓氮?dú)?，降低了壓縮機(jī)排壓從而降低了能耗，以及液空被壓力富氧氣、低壓富氧氣和氮?dú)獾雀鞣N冷流體換熱過冷，降低空氣的含濕量，提高了提取率。整體能耗可降低15~23％，節(jié)約水耗14~22％，經(jīng)濟(jì)效益可觀。文檔編號(hào)C01B21/02GK201367354SQ20092007951公開日2009年12月23日申請(qǐng)日期2009年3月12日優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日發(fā)明者劉厚榮,李傳明,斌楊,黃震宇申請(qǐng)人:四川空分設(shè)備(集團(tuán))有限責(zé)任公司