專利名稱：高純氮空分塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及液體空分領(lǐng)域，尤其涉及一種高純氮空分塔。
技術(shù)背景目前全液體空分大都是空氣循環(huán)，以生產(chǎn)液氧為主，占總液體量的80% -90%，液 氮為副，占總液體量的10% -20%。該類空分裝置根據(jù)設(shè)計制造時的純氮氣產(chǎn)量有所不同， 一般純氮氣(99. 999% )占總氮氣量的20% -30%，而污氮氣(氧含量在)則占氮氣 量的 70% -80%。當市場或用戶變化，純氮氣需求量增加，此時新安裝一套空分裝置不劃算，而如何 優(yōu)質(zhì)高效的提取純氮氣則成了一個亟需解決的問題
實用新型內(nèi)容
解決的技術(shù)問題本實用新型提供一種高純氮空分塔，其目的是解決以往的空分領(lǐng)域，純氮氣的回 收率低的問題。技術(shù)方案本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的高純氮空分塔，包括空分主塔和板式換熱器，其特征在于在所述空分主塔的頂部 連接有副塔，在所述副塔內(nèi)設(shè)置有多個帶有小孔的塔板，每兩個塔板之間形成蒸餾腔，在每 個塔板的一側(cè)均設(shè)置有溢流斗，溢流斗的頂部開口對應(yīng)蒸餾腔；在所述塔板上還設(shè)置有保 持塔板上的液體厚度的圍堰；所述副塔上的氮氣出口通過管路連接至板式換熱器的氮氣出 口 ；所述副塔底部的蒸餾腔與空分主塔內(nèi)的蒸餾腔聯(lián)通。所述副塔的高度為13. 5米，直徑為1750毫米至2100毫米。所述副塔上的氮氣出口分為設(shè)置在副塔底部的污氮氣出口和設(shè)置在副塔頂部的 純氮氣出口，與污氮氣出口連接的管路的直徑為159毫米，與純氮氣出口連接的管路直徑 為325毫米。所述塔板上的小孔的直徑為1. 0-1. 25毫米。優(yōu)點效果本實用新型提供一種高純氮空分塔，包括空分主塔和板式換熱器，在所述空分主 塔的頂部連接有副塔，在所述副塔內(nèi)設(shè)置有多個帶有小孔的塔板，每兩個塔板之間形成蒸 餾腔，在每個塔板的一側(cè)均設(shè)置有溢流斗，溢流斗的頂部開口對應(yīng)蒸餾腔；在所述塔板上還 設(shè)置有保持塔板上的液體厚度的圍堰；所述副塔上的氮氣出口通過管路連接至板式換熱器 的氮氣出口 ；所述副塔底部的蒸餾腔與空分主塔內(nèi)的蒸餾腔聯(lián)通。我們增加一段上塔精餾段，并把原來的污氮氣出口管徑Φ 325mm縮小至Φ 159mm 后接到原純氮氣管路(Φ159)上，而將新上塔的純氮氣出口管設(shè)計成Φ325，接到原空分裝 置的污氮出口管(Φ325)上。讓改造后的純氮氣走原空分裝置的污氮氣流道(Φ 325mm)，而 改造后的污氮氣走原空分裝置的純氮氣流道(Φ 159mm)。保證兩流道內(nèi)阻力不變。新改造增加精餾段總高13. 5m，塔板數(shù)12塊，直徑Φ 1750mm至2100mm ；改造后的裝置同改造前的裝置效果對比如下改造前空分裝置液氧90m3-100m7天液氮10-20m3/天污氮氣9000-10000Nm7h高純氮氣2000-3000Nm7h改造后新空分裝置液氧90-100m7天液氮10-15m3/天污氮氣2000-3000Nm7h高純氮氣9000-10000Nm7h該實用新型通過上塔改造及更換部分設(shè)備，利用原有流程及原有裝置，增加純氮 氣(純度在99. 999%以上)產(chǎn)量的技術(shù)，使生產(chǎn)出的純氮氣占3/4，污氮氣占1/4。此技術(shù) 對原有空分裝置，由于純氮氣產(chǎn)量不足的情況十分實用。其利用原有裝置進行改造，將污氮氣進行進一步精餾，轉(zhuǎn)變成純氮氣，即節(jié)省投 資，又能得到所需產(chǎn)品，既節(jié)省投資，又充分利用原有資源。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)附圖；圖2為本實用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型背景技術(shù)的氮氣管路示意圖；圖4為本實用新型的氮氣管路示意圖；圖5為本實用新型副塔部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明 如圖2和5所示，高純氮空分塔，包括空分主塔1和板式換熱器2，在所述空分主塔 1的頂部連接有副塔4，在所述副塔4內(nèi)設(shè)置有多個帶有小孔5的塔板6，每兩個塔板6之間 形成蒸餾腔7，在每個塔板6的一側(cè)均設(shè)置有溢流斗8，溢流斗8的頂部開口對應(yīng)蒸餾腔7 ； 在所述塔板6上還設(shè)置有保持塔板6上的液體厚度的圍堰9 ；所述副塔4上的氮氣出口通 過管路連接至板式換熱器2的氮氣出口 ；所述副塔4底部的蒸餾腔7與空分主塔1內(nèi)的蒸 餾腔聯(lián)通。所述副塔4的高度為13. 5米，直徑為1750毫米至2100毫米，所述的塔板6的數(shù) 量為12塊，經(jīng)過多次試驗證明，這樣做就會更好的保證純氮氣的回收效率。所述副塔4上的氮氣出口分為設(shè)置在副塔4底部的污氮氣出口和設(shè)置在副塔4 頂部的純氮氣出口，與污氮氣出口連接的管路的直徑為159毫米，與純氮氣出口連接的管 路直徑為325毫米，也就是說，如圖3和4所示，本實用新型中把原來的污氮氣出口管徑 Φ 325mm縮小至Φ 159mm后接到原純氮氣管路(Φ 159)上，而將新副塔的純氮氣出口管設(shè)計 成Φ325，接到原空分裝置的污氮出口管(Φ325)上。讓改造后的純氮氣走原空分裝置的污 氮氣流道(Φ 325mm)，而改造后的污氮氣走原空分裝置的純氮氣流道(Φ 159mm)。保證兩流 道內(nèi)阻力不變，以保證正常高效的輸出純氮氣。塔內(nèi)精餾過程示意圖見附圖5，塔板上有許多小孔5，其直徑在1. 0-1. 25mm之間，從空分主塔1內(nèi)出來的蒸汽，進入副塔4內(nèi)最底層的蒸餾腔7，然后在副塔4內(nèi)，蒸汽自下而上穿過塔板6的小孔5，穿過塔板6上的液體層鼓泡而上，圖中A所示的箭頭方向為蒸汽上 升方向。低溫液體按照一定的路線從塔板6上流過，過多的經(jīng)溢流斗8逐層往下流動，圍堰 9保持塔板上液體有一個固定的厚度，這是保持精餾正常進行的條件；圖5中B所示的箭頭 方向為液體下流的方向。由于受到穿過小孔氣流的托持，塔板下部壓力始終高于上部壓力，且小孔足夠小， 所以液體不會從小孔中漏下。上升蒸汽經(jīng)過各層塔板上，分散成許多股小氣流，從小孔中進 入液體，并變成小氣泡穿過液體，極大地增加與液體的接觸面積，進行傳質(zhì)傳熱。每經(jīng)過一 層塔板，上升氣體中的氧含量便少一些，下降液體中的氧含量多一些。即上升氣體中的氧組 分被洗滌而留下來。經(jīng)過足夠多的塔板后，到上塔頂部的氮氣含氧量可小于2ppm，達到用戶 要求。該實用新型利用原有裝置進行改造，將污氮氣進行進一步精餾，轉(zhuǎn)變成純氮氣，即 節(jié)省投資，又能得到所需產(chǎn)品，既節(jié)省投資，又充分利用原有資源。
權(quán)利要求高純氮空分塔，包括空分主塔(1)和板式換熱器(2)，其特征在于在所述空分主塔(1)的頂部連接有副塔(4)，在所述副塔(4)內(nèi)設(shè)置有多個帶有小孔(5)的塔板(6)，每兩個塔板(6)之間形成蒸餾腔(7)，在每個塔板(6)的一側(cè)均設(shè)置有溢流斗(8)，溢流斗(8)的頂部開口對應(yīng)蒸餾腔(7)；在所述塔板(6)上還設(shè)置有保持塔板(6)上的液體厚度的圍堰(9)；所述副塔(4)上的氮氣出口通過管路連接至板式換熱器(2)的氮氣出口；所述副塔(4)底部的蒸餾腔(7)與空分主塔(1)內(nèi)的蒸餾腔聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純氮空分塔，其特征在于所述副塔(4)的高度為13.5米， 直徑為1750毫米至2100毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高純氮空分塔，其特征在于所述副塔(4)上的氮氣出口分 為設(shè)置在副塔(4)底部的污氮氣出口和設(shè)置在副塔(4)頂部的純氮氣出口，與污氮氣出口 連接的管路的直徑為159毫米，與純氮氣出口連接的管路直徑為325毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高純氮空分塔，其特征在于所述塔板(6)上的小孔(5)的 直徑為1. 0-1. 25毫米。
專利摘要本實用新型提供一種高純氮空分塔，包括空分主塔和板式換熱器，其特征在于在所述空分主塔的頂部連接有副塔，在所述副塔內(nèi)設(shè)置有多個帶有小孔的塔板，每兩個塔板之間形成蒸餾腔，在每個塔板的一側(cè)均設(shè)置有溢流斗，溢流斗的頂部開口對應(yīng)蒸餾腔；在所述塔板上還設(shè)置有保持塔板上的液體厚度的圍堰；所述副塔上的氮氣出口通過管路連接至板式換熱器的氮氣出口；所述副塔底部的蒸餾腔與空分主塔內(nèi)的蒸餾腔聯(lián)通。該實用新型利用原有裝置進行改造，將污氮氣進行進一步精餾，轉(zhuǎn)變成純氮氣，既節(jié)省投資，又能得到所需產(chǎn)品，既節(jié)省投資，又充分利用原有資源。
文檔編號F25J3/04GK201637227SQ20102001035
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者劉雪峰, 曹灼, 辛佳鵬, 陳代勇 申請人:沈陽洪生氣體有限公司