專利名稱：交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空氣分離領(lǐng)域，具體涉及一種生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置以及利用該裝置生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱姆椒?，特別涉及一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置及方法。
背景技術(shù)：
空氣分離，簡稱空分，利用空氣中各組分物理性質(zhì)不同，采用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從空氣中分離出氧氣、氮?dú)?，或同時提取氦氣、氬氣等稀有氣體的過程?？諝夥蛛x設(shè)備就是將空氣液化、精餾、最終分離成為氧、氮和其他有用氣體的氣體分離設(shè)備，簡稱空分裝置?？諝庠环Q為“永久氣體”到19世紀(jì)末，人們發(fā)現(xiàn)在深低溫下空氣也能液化，并因氧、氮沸點(diǎn)不同，可以從液化空氣中分離出氧氣和氮?dú)?。第一臺商品化的制氧機(jī)于1903年制成，它最初只是用于金屬的氣焊和切割。30年代末，氮肥工業(yè)需要氮?dú)猓蒲鯔C(jī)發(fā)展到能同時生產(chǎn)氧氣和氮?dú)?，改稱空氣分離設(shè)備。純氮?dú)馐鞘突?，合成纖維，合成氨，浮法玻璃，扎鋼，半導(dǎo)體工業(yè)和油田注氮等不可缺少的原料氣和保護(hù)氣。70年代末國內(nèi)第一個只生產(chǎn)氮?dú)獾目諝夥蛛x設(shè)備誕生，稱之為高純氮空氣分離裝置，即高純氮空分裝置是指專門制取純氮?dú)獾目辗衷O(shè)備。近幾年隨著我國化工、電子行業(yè)的迅猛發(fā)展，用戶對高純氮空氣分離裝置變工況運(yùn)行要求越來越復(fù)雜，尤其是對液氮產(chǎn)品的需求更大，而常規(guī)高純氮空分裝置在生產(chǎn)氮?dú)猱a(chǎn)品的同時只能生產(chǎn)或不產(chǎn)少量液氮產(chǎn)品。若增大液氮量的制取，勢必減少氮?dú)猱a(chǎn)量；制取最大液氮量，氮?dú)猱a(chǎn)量為零，換熱器氮側(cè)通道無氣體通過，換熱器換熱效率將急劇下降，嚴(yán)重影響換熱效果，工況無法實(shí)現(xiàn)，因此不能滿足不同行業(yè)對高純氮空分裝置生產(chǎn)大液體工況的需求。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)合理、可交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱a(chǎn)品的交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，包括空氣過濾器、與空氣過濾器相連通的空氣壓縮機(jī)、與空氣壓縮機(jī)相連通的預(yù)冷系統(tǒng)、與預(yù)冷系統(tǒng)相連通的純化系統(tǒng)、以及設(shè)置在單獨(dú)冷箱內(nèi)的包括主換熱器、液化器、過冷器、單級精餾塔、主冷凝蒸發(fā)器、膨脹機(jī)的分餾塔系統(tǒng)，所述的純化系統(tǒng)通過原料空氣管道100與主換熱器的換熱通道Al和A2相連通，A2與液化器的換熱通道A3和A4相連通，A4與單級精餾塔底部相連通，在單級精餾塔上方設(shè)置有主冷凝蒸發(fā)器，主冷凝蒸發(fā)器通過液氮管道分別與產(chǎn)品液氮管道101和單級精餾塔相連通，單級精餾塔與第三氮?dú)夤艿?05和設(shè)置有第一閥門的第一氮?dú)夤艿?02相連通，第三氮?dú)夤艿?05與主冷凝蒸發(fā)器相連通，第一氮?dú)夤艿?102與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四氮?dú)夤艿?10與液化器的換熱通道m(xù)和N2相連通， N2與主換熱器的換熱通道N3和N4相連通，N4與第二氮?dú)夤艿?03相連通；在單級精餾塔底部設(shè)置有富氧液空管道106，富氧液空管道106穿過過冷器并經(jīng)節(jié)流閥與主冷凝蒸發(fā)器相連通，在主冷凝蒸發(fā)器頂部設(shè)置有第二污氮?dú)夤艿?07，第二污氮?dú)夤艿?07與過冷器的換熱通道WNl和WN2相連通，WN2與液化器的換熱通道WN3和WN4相連通，WN4與膨脹機(jī)膨脹端相連通，膨脹機(jī)膨脹端通過管道分別與設(shè)置有第二閥門的第三污氮?dú)夤艿?08和第四污氮?dú)夤艿?09相連通，第三污氮?dú)夤艿?08與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四污氮?dú)夤艿?09與過冷器的換熱通道WN5和WN6相連通，WN6與液化器的換熱通道 WN7和WN8相連通，WN8與換熱器的換熱通道WN9和WNlO相連通，WNlO與第一污氮?dú)夤艿?104相連通，第一污氮?dú)夤艿?04與設(shè)置有污氮?dú)夥趴展艿?11的純化系統(tǒng)相連通。所述的第一污氮?dú)夤艿?04通過管道與膨脹機(jī)風(fēng)機(jī)端和污氮?dú)夥趴展艿?11相連
ο所述的空氣壓縮機(jī)的工作壓力為0. 4MPa至1. OMPa0所述的第二氮?dú)夤艿?03出冷箱的氮?dú)鈮毫?. 3MPa至0. 9MPa。
所述的產(chǎn)品液氮管道101出冷箱的液氮壓力為0. 3MPa至0. 9MPa。一種利用上述的裝置交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x方法，
1)在生產(chǎn)氮?dú)鈺r，首先開啟第一閥門，關(guān)閉第二閥門，原料空氣經(jīng)空氣過濾器去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后去純化系統(tǒng)去除空氣中的水分、二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔?，然后通過原料空氣管道100與主換熱器和液化器換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔底部的富氧液空通過富氧液空管道106穿過過冷器并經(jīng)節(jié)流閥后與主冷凝蒸發(fā)器相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器冷凝，單級精餾塔頂部的另一部分氮?dú)馔ㄟ^第一氮?dú)夤艿?02，經(jīng)第四氮?dú)夤艿?10與液化器合主換熱器換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，通過第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器冷凝的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱，另外一部分液氮回流到單級精餾塔重新參加精餾，單級精餾塔內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)?，污氮?dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07 經(jīng)過冷器和液化器換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端膨脹，膨脹后的氣體經(jīng)過冷器、液化器和主換熱器換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)；
2)在生產(chǎn)液氮時，首先關(guān)閉第一閥門，開啟第二閥門，原料空氣經(jīng)空氣過濾器去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后去純化系統(tǒng)去除空氣中的水分、二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔铮缓笸ㄟ^原料空氣管道100與主換熱器和液化器換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精溜后在單級精餾塔頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔底部的富氧液空通過富氧液空管道106穿過過冷器并經(jīng)節(jié)流閥后與主冷凝蒸發(fā)器相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器冷凝，冷凝后的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱，另外一部分液氮回流到單級精餾塔重新參加精餾，單級精餾塔內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)猓鄣獨(dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07 經(jīng)過冷器和液化器換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端膨脹，膨脹后的一部分氣體通過第三污氮?dú)夤艿?08后進(jìn)入第四氮?dú)夤艿?10與液化器合主換熱器換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，膨脹后的另一部分氣體經(jīng)過冷器、液化器和主換熱器換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)。本發(fā)明具有如下的積極效果本發(fā)明利用了返流廢氣膨脹高純氮流程，將液化器進(jìn)口端污氮管路和氮?dú)夤苈愤B通并加裝閥門，使換熱器氮?dú)夂臀鄣獨(dú)夤艿揽汕袚Q，實(shí)現(xiàn)了高純氮空氣分離裝置可交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱a(chǎn)品，滿足了不同行業(yè)對高純氮空分裝置多工況運(yùn)行及生產(chǎn)大液體工況的需求。因此本發(fā)明如能推廣應(yīng)用，必將獲得極大的社會效益。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，包括空氣過濾器1、與空氣過濾器1相連通的空氣壓縮機(jī)2、與空氣壓縮機(jī)2相連通的預(yù)冷系統(tǒng)15、與預(yù)冷系統(tǒng)15 相連通的純化系統(tǒng)16、以及設(shè)置在單獨(dú)冷箱3內(nèi)的包括主換熱器4、液化器5、過冷器8、單級精餾塔6、主冷凝蒸發(fā)器7、膨脹機(jī)的分餾塔系統(tǒng)，所述的純化系統(tǒng)15通過原料空氣管道 100與主換熱器4的換熱通道Al和A2相連通，A2與液化器5的換熱通道A3和A4相連通， A4與單級精餾塔6底部相連通，在單級精餾塔6上方設(shè)置有主冷凝蒸發(fā)器7，主冷凝蒸發(fā)器 7通過液氮管道分別與產(chǎn)品液氮管道101和單級精餾塔6相連通，單級精餾塔6與第三氮?dú)夤艿?05和設(shè)置有第一閥門12的第一氮?dú)夤艿?02相連通，第三氮?dú)夤艿?05與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，第一氮?dú)夤艿?02與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四氮?dú)夤艿?10與液化器5的換熱通道附和N2相連通，N2與主換熱器4的換熱通道N3和N4相連通，N4與第二氮?dú)夤艿?03相連通；在單級精餾塔6底部設(shè)置有富氧液空管道106，富氧液空管道106 穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，在主冷凝蒸發(fā)器7頂部設(shè)置有第二污氮?dú)夤艿?07，第二污氮?dú)夤艿?07與過冷器8的換熱通道WNl和WN2相連通，WN2與液化器5的換熱通道WN3和WN4相連通，WN4與膨脹機(jī)膨脹端10相連通，膨脹機(jī)膨脹端10通過管道分別與設(shè)置有第二閥門13的第三污氮?dú)夤艿?08和第四污氮?dú)夤艿?09相連通，第三污氮?dú)夤艿?08與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四污氮?dú)夤艿?09與過冷器8的換熱通道WN5和WN6相連通，WN6與液化器5的換熱通道WN7和WN8相連通，WN8與換熱器4的換熱通道WN9和WNlO相連通，WNlO與第一污氮?dú)夤艿?04相連通，第一污氮?dú)夤艿?04與設(shè)置有污氮?dú)夥趴展艿?11的純化系統(tǒng)相連通。所述的第一污氮?dú)夤艿?04通過管道與膨脹機(jī)風(fēng)機(jī)端9和污氮?dú)夥趴展艿?11相連通。所述的空氣壓縮機(jī)2的工作壓力為0. 4ΜΙ^至1. OMPa0所述的第二氮?dú)夤艿?03出冷箱的氮?dú)鈮毫?. 3MPa至0. 9MPa。所述的產(chǎn)品液氮管道101出冷箱的液氮壓力為0. 3MPa 至 0. 9MPa。一種利用上述的裝置交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x方法，
1)在生產(chǎn)氮?dú)鈺r，首先開啟第一閥門12，關(guān)閉第二閥門13，原料空氣經(jīng)空氣過濾器1 去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)2壓縮后去純化系統(tǒng)15去除空氣中的水分、二氧化碳、 乙炔和碳?xì)浠衔铮缓笸ㄟ^原料空氣管道100與主換熱器4和液化器5換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔6底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔6頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔6底部的富氧液空通過富氧液空管道106穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14后與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器7的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔6頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器7 冷凝，單級精餾塔6頂部的另一部分氮?dú)馔ㄟ^第一氮?dú)夤艿?02，經(jīng)第四氮?dú)夤艿?10與液化器5合主換熱器4換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，通過第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器7冷凝的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱3，另外一部分液氮回流到單級精餾塔6重新參加精餾，單級精餾塔6內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)?，污氮?dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07經(jīng)過冷器8和液化器5換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端10膨脹，膨脹后的氣體經(jīng)過冷器8、液化器5和主換熱器4換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?104出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)15 ；
2)在生產(chǎn)液氮時，首先關(guān)閉第一閥門12，開啟第二閥門13，原料空氣經(jīng)空氣過濾器1 去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)2壓縮后去純化系統(tǒng)15去除空氣中的水分、二氧化碳、 乙炔和碳?xì)浠衔铮缓笸ㄟ^原料空氣管道100與主換熱器4和液化器5換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔6底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔6頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔6底部的富氧液空通過富氧液空管道 106穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14后與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器7的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔6頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器7 冷凝，冷凝后的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱3，另外一部分液氮回流到單級精餾塔6重新參加精餾，單級精餾塔6內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)?，污氮?dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07經(jīng)過冷器8和液化器5換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端10 膨脹，膨脹后的一部分氣體通過第三污氮?dú)夤艿?08后進(jìn)入第四氮?dú)夤艿?10與液化器5 合主換熱器4換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，膨脹后的另一部分氣體經(jīng)過冷器8、液化器5和主換熱器4換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)15。
實(shí)施例1 如圖1所示，一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，包括空氣過濾器1、與空氣過濾器1相連通的空氣壓縮機(jī)2、與空氣壓縮機(jī)2相連通的預(yù)冷系統(tǒng)15、與預(yù)冷系統(tǒng)15相連通的純化系統(tǒng)16、以及設(shè)置在單獨(dú)冷箱3內(nèi)的包括主換熱器4、液化器5、過冷器8、單級精餾塔6、主冷凝蒸發(fā)器7、膨脹機(jī)的分餾塔系統(tǒng)，所述的純化系統(tǒng)15通過原料空氣管道100與主換熱器4的換熱通道Al和A2相連通，A2與液化器5的換熱通道A3和A4 相連通，A4與單級精餾塔6底部相連通，在單級精餾塔6上方設(shè)置有主冷凝蒸發(fā)器7，主冷凝蒸發(fā)器7通過液氮管道分別與產(chǎn)品液氮管道101和單級精餾塔6相連通，單級精餾塔6與第三氮?dú)夤艿?05和設(shè)置有第一閥門12的第一氮?dú)夤艿?02相連通，第三氮?dú)夤艿?05與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，第一氮?dú)夤艿?02與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四氮?dú)夤艿?10 與液化器5的換熱通道附和N2相連通，N2與主換熱器4的換熱通道N3和N4相連通，N4 與第二氮?dú)夤艿?03相連通；在單級精餾塔6底部設(shè)置有富氧液空管道106，富氧液空管道 106穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，在主冷凝蒸發(fā)器7頂部設(shè)置有第二污氮?dú)夤艿?07，第二污氮?dú)夤艿?07與過冷器8的換熱通道WNl和WN2相連通，WN2 與液化器5的換熱通道WN3和WN4相連通，WN4與膨脹機(jī)膨脹端10相連通，膨脹機(jī)膨脹端 10通過管道分別與設(shè)置有第二閥門13的第三污氮?dú)夤艿?08和第四污氮?dú)夤艿?09相連通，第三污氮?dú)夤艿?08與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四污氮?dú)夤艿?09與過冷器8的換熱通道WN5和WN6相連通，WN6與液化器5的換熱通道WN7和WN8相連通，WN8與換熱器4的換熱通道WN9和WNlO相連通，WNlO與第一污氮?dú)夤艿?04相連通，第一污氮?dú)夤艿?04 與設(shè)置有污氮?dú)夥趴展艿?11的純化系統(tǒng)相連通。所述的第一污氮?dú)夤艿?04通過管道與膨脹機(jī)風(fēng)機(jī)端9和污氮?dú)夥趴展艿?11相連通。所述的空氣壓縮機(jī)2的工作壓力為0. 4MPa 至1. OMPa0所述的第二氮?dú)夤艿?03出冷箱的氮?dú)鈮毫?. 3MPa至0. 9MPa。所述的產(chǎn)品液氮管道101出冷箱的液氮壓力為0. 3MPa至0. 9MPa。一種利用上述的裝置交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x方法，
在生產(chǎn)氮?dú)鈺r，首先開啟第一閥門12，關(guān)閉第二閥門13，原料空氣經(jīng)空氣過濾器1去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)2壓縮后去純化系統(tǒng)15去除空氣中的水分、二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔?，然后通過原料空氣管道100與主換熱器4和液化器5換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔6底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔6頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎眨瑔渭壘s塔6底部的富氧液空通過富氧液空管道106 穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14后與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器7的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔6頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器7冷凝， 單級精餾塔6頂部的另一部分氮?dú)馔ㄟ^第一氮?dú)夤艿?02，經(jīng)第四氮?dú)夤艿?10與液化器5 合主換熱器4換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，通過第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器7冷凝的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱3，另外一部分液氮回流到單級精餾塔6重新參加精餾，單級精餾塔6內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)猓鄣獨(dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07經(jīng)過冷器8和液化器5換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端10 膨脹，膨脹后的氣體經(jīng)過冷器8、液化器5和主換熱器4換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)15。實(shí)施例2 如圖1所示，一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，包括空氣過濾器1、與空氣過濾器1相連通的空氣壓縮機(jī)2、與空氣壓縮機(jī)2相連通的預(yù)冷系統(tǒng)15、與預(yù)冷系統(tǒng)15相連通的純化系統(tǒng)16、以及設(shè)置在單獨(dú)冷箱3內(nèi)的包括主換熱器4、液化器5、過冷器8、單級精餾塔6、主冷凝蒸發(fā)器7、膨脹機(jī)的分餾塔系統(tǒng)，所述的純化系統(tǒng)15通過原料空氣管道100與主換熱器4的換熱通道Al和A2相連通，A2與液化器5的換熱通道A3和A4 相連通，A4與單級精餾塔6底部相連通，在單級精餾塔6上方設(shè)置有主冷凝蒸發(fā)器7，主冷凝蒸發(fā)器7通過液氮管道分別與產(chǎn)品液氮管道101和單級精餾塔6相連通，單級精餾塔6與第三氮?dú)夤艿?05和設(shè)置有第一閥門12的第一氮?dú)夤艿?02相連通，第三氮?dú)夤艿?05與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，第一氮?dú)夤艿?02與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四氮?dú)夤艿?10 與液化器5的換熱通道附和N2相連通，N2與主換熱器4的換熱通道N3和N4相連通，N4 與第二氮?dú)夤艿?03相連通；在單級精餾塔6底部設(shè)置有富氧液空管道106，富氧液空管道 106穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，在主冷凝蒸發(fā)器7頂部設(shè)置有第二污氮?dú)夤艿?07，第二污氮?dú)夤艿?07與過冷器8的換熱通道WNl和WN2相連通，WN2 與液化器5的換熱通道WN3和WN4相連通，WN4與膨脹機(jī)膨脹端10相連通，膨脹機(jī)膨脹端 10通過管道分別與設(shè)置有第二閥門13的第三污氮?dú)夤艿?08和第四污氮?dú)夤艿?09相連通，第三污氮?dú)夤艿?08與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四污氮?dú)夤艿?09與過冷器8的換熱通道WN5和WN6相連通，WN6與液化器5的換熱通道WN7和WN8相連通，WN8與換熱器4 的換熱通道WN9和WNlO相連通，WNlO與第一污氮?dú)夤艿?04相連通，第一污氮?dú)夤艿?04 與設(shè)置有污氮?dú)夥趴展艿?11的純化系統(tǒng)相連通。
所述的第一污氮?dú)夤艿?04通過管道與膨脹機(jī)風(fēng)機(jī)端9和污氮?dú)夥趴展艿?11相連通。所述的空氣壓縮機(jī)2的工作壓力為0. 4ΜΙ^至1. OMPa0所述的第二氮?dú)夤艿?03出冷箱的氮?dú)鈮毫?. 3MPa至0. 9MPa。所述的產(chǎn)品液氮管道101出冷箱的液氮壓力為0. 3MPa 至 0. 9MPa。一種利用上述的裝置交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x方法，
在生產(chǎn)液氮時，首先關(guān)閉第一閥門12，開啟第二閥門13，原料空氣經(jīng)空氣過濾器1去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)2壓縮后去純化系統(tǒng)15去除空氣中的水分、二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔?，然后通過原料空氣管道100與主換熱器4和液化器5換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔6底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔6頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔6底部的富氧液空通過富氧液空管道106 穿過過冷器8并經(jīng)節(jié)流閥14后與主冷凝蒸發(fā)器7相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器7的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔6頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器7冷凝， 冷凝后的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱3，另外一部分液氮回流到單級精餾塔6重新參加精餾，單級精餾塔6內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)猓?污氮?dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07經(jīng)過冷器8和液化器5換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端10膨脹， 膨脹后的一部分氣體通過第三污氮?dú)夤艿?08后進(jìn)入第四氮?dú)夤艿?10與液化器5合主換熱器4換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，膨脹后的另一部分氣體經(jīng)過冷器8、液化器5 和主換熱器4換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)15。實(shí)施例3:如圖1所示，所述的第一閥門12，第二閥門13可以是手動閥，也可以是電磁閥。常規(guī)高純氮空分裝置在生產(chǎn)氮?dú)猱a(chǎn)品的同時只能生產(chǎn)少量液氮產(chǎn)品，或不產(chǎn)液氮產(chǎn)品。若增大液氮量的制取，勢必減少氮?dú)猱a(chǎn)量；制取最大液氮量，氮?dú)猱a(chǎn)量為零，換熱器氮側(cè)通道無氣體通過，換熱器換熱效率將急劇下降，嚴(yán)重影響換熱效果，工況無法實(shí)現(xiàn)，因此不能滿足不同行業(yè)對高純氮空分裝置生產(chǎn)大液體工況的需求。本發(fā)明提供一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置及方法，在冷箱3內(nèi)液化器 5的氮?dú)膺M(jìn)口管道和污氮?dú)膺M(jìn)口管道的進(jìn)口端部增加第一閥門12，第二閥門13，并且將兩管道連接使之相通。當(dāng)空分裝置需生產(chǎn)液氮工況時，將閥門12關(guān)閉，閥門13打開，即液化器5的換熱通道m(xù)-N2和主換熱器4的換熱通道N3-N4，生產(chǎn)最大液氮工況時通道流體介質(zhì)為污氮?dú)猓?而不是氮?dú)猓纯山鉀Q制取最大液氮量時換熱器換熱效率急劇下降的問題；當(dāng)空分裝置生產(chǎn)氮?dú)夤r時，將閥門12打開，閥門13關(guān)閉即可滿足該工況。
權(quán)利要求
1.一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，包括空氣過濾器(1)、與空氣過濾器(1) 相連通的空氣壓縮機(jī)(2)、與空氣壓縮機(jī)(2)相連通的預(yù)冷系統(tǒng)(15)、與預(yù)冷系統(tǒng)(15)相連通的純化系統(tǒng)(16)、以及設(shè)置在單獨(dú)冷箱(3)內(nèi)的包括主換熱器(4)、液化器(5)、過冷器 (8)、單級精餾塔(6)、主冷凝蒸發(fā)器(7)、膨脹機(jī)的分餾塔系統(tǒng)，其特征在于所述的純化系統(tǒng)(15)通過原料空氣管道100與主換熱器(4)的換熱通道Al和A2相連通，A2與液化器 (5)的換熱通道A3和A4相連通，A4與單級精餾塔(6)底部相連通，在單級精餾塔(6)上方設(shè)置有主冷凝蒸發(fā)器(7)，主冷凝蒸發(fā)器(7)通過液氮管道分別與產(chǎn)品液氮管道101和單級精餾塔(6)相連通，單級精餾塔(6)與第三氮?dú)夤艿?05和設(shè)置有第一閥門(12)的第一氮?dú)夤艿?02相連通，第三氮?dú)夤艿?05與主冷凝蒸發(fā)器(7)相連通，第一氮?dú)夤艿?02與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四氮?dú)夤艿?10與液化器(5)的換熱通道m(xù)和N2相連通，N2 與主換熱器(4)的換熱通道N3和N4相連通，N4與第二氮?dú)夤艿?03相連通；在單級精餾塔(6)底部設(shè)置有富氧液空管道106，富氧液空管道106穿過過冷器(8)并經(jīng)節(jié)流閥(14)與主冷凝蒸發(fā)器(7)相連通，在主冷凝蒸發(fā)器(7)頂部設(shè)置有第二污氮?dú)夤艿?07，第二污氮?dú)夤艿?07與過冷器(8)的換熱通道WNl和WN2相連通，WN2與液化器(5) 的換熱通道WN3和WN4相連通，WN4與膨脹機(jī)膨脹端(10)相連通，膨脹機(jī)膨脹端(10)通過管道分別與設(shè)置有第二閥門(13)的第三污氮?dú)夤艿?08和第四污氮?dú)夤艿?09相連通，第三污氮?dú)夤艿?08與第四氮?dú)夤艿?10相連通，第四污氮?dú)夤艿?09與過冷器(8)的換熱通道WN5和WN6相連通，WN6與液化器(5)的換熱通道WN7和WN8相連通，WN8與換熱器(4) 的換熱通道WN9和WNlO相連通，WNlO與第一污氮?dú)夤艿?04相連通，第一污氮?dú)夤艿?04 與設(shè)置有污氮?dú)夥趴展艿?11的純化系統(tǒng)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，其特征在于所述的第一污氮?dú)夤艿?04通過管道與膨脹機(jī)風(fēng)機(jī)端(9)和污氮?dú)夥趴展艿?11相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，其特征在于所述的空氣壓縮機(jī)(2)的工作壓力為0. 4MPa至1. OMPa0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，其特征在于所述的第二氮?dú)夤艿?03出冷箱的氮?dú)鈮毫?. 3MPa至0. 9MPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置，其特征在于所述的產(chǎn)品液氮管道101出冷箱的液氮壓力為0. 3MPa至0. 9MPa。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的裝置交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x方法，其特征在于1)在生產(chǎn)氮?dú)鈺r，首先開啟第一閥門(12)，關(guān)閉第二閥門(13)，原料空氣經(jīng)空氣過濾器(1)去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)(2)壓縮后去純化系統(tǒng)(15)去除空氣中的水分、 二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔?，然后通過原料空氣管道100與主換熱器(4)和液化器(5)換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔(6)底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔(6)頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔(6)底部的富氧液空通過富氧液空管道106穿過過冷器(8)并經(jīng)節(jié)流閥(14)后與主冷凝蒸發(fā)器(7)相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器(7)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔(6)頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器(7)冷凝，單級精餾塔(6)頂部的另一部分氮?dú)馔ㄟ^第一氮?dú)夤艿?02，經(jīng)第四氮?dú)夤艿?10與液化器(5)合主換熱器(4)換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，通過第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器(7)冷凝的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱(3)，另外一部分液氮回流到單級精餾塔(6)重新參加精餾，單級精餾塔(6)內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)?，污氮?dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?107經(jīng)過冷器(8)和液化器(5)換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端(10)膨脹，膨脹后的氣體經(jīng)過冷器(8)、液化器(5)和主換熱器(4)換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)(15)；2)在生產(chǎn)液氮時，首先關(guān)閉第一閥門(12)，開啟第二閥門(13)，原料空氣經(jīng)空氣過濾器(1)去除灰塵和雜質(zhì)，然后經(jīng)空氣壓縮機(jī)(2)壓縮后去純化系統(tǒng)(15)去除空氣中的水分、 二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔?，然后通過原料空氣管道100與主換熱器(4)和液化器(5)換熱，被冷卻后進(jìn)入單級精餾塔(6)底部，作為上升氣體參加精餾，原料空氣精餾后在單級精餾塔(6)頂部和底部分別得到得到高純度的氮?dú)夂透谎跻嚎?，單級精餾塔(6)底部的富氧液空通過富氧液空管道106穿過過冷器(8)并經(jīng)節(jié)流閥(14)后與主冷凝蒸發(fā)器(7)相連通，作為主冷凝蒸發(fā)器(7)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空，單級精餾塔(6)頂部的氮?dú)庖徊糠滞ㄟ^第三氮?dú)夤艿?05送入主冷凝蒸發(fā)器(7)冷凝，冷凝后的氮?dú)馀c蒸發(fā)側(cè)富氧液空換熱后部分產(chǎn)品液氮出冷箱(3)，另外一部分液氮回流到單級精餾塔(6)重新參加精餾，單級精餾塔(6) 內(nèi)的蒸發(fā)側(cè)富氧液空與氮?dú)鈸Q熱后蒸發(fā)為污氮?dú)?，污氮?dú)馔ㄟ^第二污氮?dú)夤艿?07經(jīng)過冷器(8)和液化器(5)換熱后進(jìn)入膨脹機(jī)膨脹端(10)膨脹，膨脹后的一部分氣體通過第三污氮?dú)夤艿?08后進(jìn)入第四氮?dú)夤艿?10與液化器(5)合主換熱器(4)換熱后經(jīng)第二氮?dú)夤艿?03送出冷箱，膨脹后的另一部分氣體經(jīng)過冷器(8)、液化器(5)和主換熱器(4)換熱后經(jīng)第一污氮?dú)夤艿?04出冷箱，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置及方法，本發(fā)明提供一種交替生產(chǎn)氮?dú)夂鸵旱目諝夥蛛x裝置及方法，在冷箱3內(nèi)液化器5的氮?dú)膺M(jìn)口管道和污氮?dú)膺M(jìn)口管道的進(jìn)口端部增加第一閥門12，第二閥門13，并且將兩管道連接使之相通；當(dāng)空分裝置需生產(chǎn)液氮工況時，將閥門12關(guān)閉，閥門13打開，即液化器5的換熱通道N1-N2和主換熱器4的換熱通道N3-N4,生產(chǎn)最大液氮工況時通道流體介質(zhì)為污氮?dú)?，而不是氮?dú)猓纯山鉀Q制取最大液氮量時換熱器換熱效率急劇下降的問題；當(dāng)空分裝置生產(chǎn)氮?dú)夤r時，將閥門12打開，閥門13關(guān)閉即可滿足該工況。
文檔編號F25J3/04GK102322726SQ20111015606
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者張金華, 李美玲, 王連喜, 馬源 申請人:開封空分集團(tuán)有限公司