高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備及其提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高提取率和低能耗污氮提純氮?dú)獾姆椒ǎㄈ缦虏襟E：污氮?dú)膺M(jìn)入主塔后,在主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),在塔頂抽出一部分壓力污氮?dú)饨?jīng)過主換熱器復(fù)熱后作為產(chǎn)品；從主塔底部出來的污液氮進(jìn)過過冷器過冷后，主塔冷凝器蒸發(fā)出來的污氮?dú)馑腿烁彼宋鄣獨(dú)庠诟彼南露显谒寤蛱盍仙吓c自上而下的液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，塔頂產(chǎn)生的污氮?dú)饨?jīng)過副塔冷凝器冷凝，冷凝后的液體一部分返回副塔作為回流液，另一部分液體打入主塔作為回流液；副塔冷凝器蒸發(fā)出來的污氮?dú)饨?jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后送入污氮壓縮機(jī)回收利用。本發(fā)明采用污氮?dú)獗炔捎每諝庵迫〉牡獨(dú)飧?，其氮?dú)馓崛÷矢哌_(dá)90%以上。
【專利說明】高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備及其提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及屬于工業(yè)氣體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒?氮?dú)獾脑O(shè)備及其提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 用戶原先投有空分裝置，其原先的空分裝置無法生產(chǎn)氮?dú)饣蛘咴械牡獨(dú)猱a(chǎn)量無 法滿足生產(chǎn)需求，如果再單獨(dú)投資一套制氮裝置，其投資成本和運(yùn)行成本都較高，因此考慮 發(fā)明了污氮?dú)鈴U氣回收再提純的制氮裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種工藝先進(jìn)、投資和運(yùn) 行成本低、提取率高、節(jié)能降耗的高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備及其提取方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備，包括污氮?dú)鈮嚎s機(jī)、連接 在污氮?dú)鈮嚎s機(jī)上的主換熱器、連接在主換熱器上的主塔、連接在主塔上的副塔和過冷器， 所述主塔上設(shè)有主塔冷凝器，所述副塔上設(shè)有副塔冷凝器，所述污氮?dú)鈮嚎s機(jī)的污氮?dú)獬?口通過管道與主換熱器的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主換熱器的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與主塔的 污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主塔的純氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與主換熱器的純氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主 塔的污液氮出口通過管道與過冷器的污液氮進(jìn)口連接，所述過冷器的污液氮出口分別通過 管道與主塔冷凝器的污液氮進(jìn)口和副塔冷凝器的污液氮進(jìn)口連接，所述副塔的污液氮出口 通過管道與副塔冷凝器的污液氮進(jìn)口連接，所述主塔冷凝器的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與副塔 的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述副塔冷凝器的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道依次穿過過冷器和主換熱器后 與污氮?dú)鈮嚎s機(jī)的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主塔冷凝器的污液氮出口通過管道與主塔的污液 氮進(jìn)口連接，所述副塔冷凝器的污液氮出口分別通過管道與副塔的污液氮進(jìn)口和主塔的污 液氮進(jìn)口連接。
[0005] 優(yōu)選地，所述主塔的純氮?dú)獬隹谶€通過管道與主塔冷凝器的純氮?dú)膺M(jìn)口連接，所 述副塔的純氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與副塔冷凝器的純氮?dú)膺M(jìn)口連接。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾姆椒?，包括下述步驟： a) 污氮?dú)饨?jīng)過壓縮機(jī)壓縮后引入主換熱器通過返流氣體低溫到一定溫度后送入主 塔； b) 污氮?dú)膺M(jìn)入主塔后，在主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)，在塔頂抽出一部分壓力氮?dú)饨?jīng)過主換熱器復(fù)熱后作為產(chǎn)品； c) 從主塔底部出來的污液氮進(jìn)過過冷器過冷后，一部分送入主塔冷凝器，主塔冷凝器 蒸發(fā)出來的污氮?dú)馑腿敫彼?，此污氮?dú)庠诟彼南露显谒寤蛱盍仙吓c自上而下的液體 進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，塔頂產(chǎn)生的污氮?dú)饨?jīng)過副塔冷凝器冷凝，冷凝后的液體一部分返回副塔作 為回流液，另一部分液體打入主塔作為回流液； d) 另一部分過冷器過冷出來的污液氮混合副塔底部出來的污液氮送入副塔冷凝器，副 塔冷凝器蒸發(fā)出來的污氮?dú)饨?jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后送入污氮?dú)鈮嚎s機(jī)回收利用； e)為了維持冷量的平衡，在主塔的頂部灌入一部分液氮作為主塔回流液去維持冷量。
[0007] 優(yōu)選地，用戶排放的污氮?dú)鈴U氣作為原料氣；主塔和副塔的冷凝器冷源采用主塔 底部生產(chǎn)出來的污液氮；主塔的冷凝器蒸發(fā)出來的污氮?dú)庾鳛楦彼臍庠?；副塔的冷凝?中冷凝出來的液體一部分返回主塔作為回流液；冷量直接用液氮補(bǔ)充維持，取消了膨脹機(jī) 制冷。
[0008] 本發(fā)明中傳熱傳質(zhì)的液體在塔頂部時(shí)為普通液氮，其通過塔板傳熱傳質(zhì)后，到塔 底部變成富氧污液氮。
[0009] 本發(fā)明利用污氮?dú)庾鳛樵蠚?，因?yàn)槲鄣獨(dú)庵斜瓤諝庵泻扛?，因此同樣?guī)模 的制氮裝置，采用污氮?dú)獗炔捎每諝庵迫〉牡獨(dú)飧?，采用此工藝流程，其氮?dú)馓崛÷矢哌_(dá) 90%以上。
[0010] 本發(fā)明在原先空分裝置的基礎(chǔ)上增加了污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備，污氮?dú)庾鳛閺U氣 排放的再回收利用主塔底部生產(chǎn)出的污液氮，一部分作為主塔冷凝器的冷源，主塔冷凝器 蒸發(fā)出來的污氮?dú)庾鳛楦彼脑蠚?，這樣從而降低了主塔冷凝器的蒸發(fā)側(cè)溫度，降低空 壓機(jī)組排氣壓力，從而有效的降低了能耗指標(biāo)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的污氮?dú)馓峒兊獨(dú)庠O(shè)備的工藝流程圖。
[0012] 圖中標(biāo)記：1.污氮?dú)鈮嚎s機(jī)，2.主換熱器，3.主塔，4.主塔冷凝器，5.過冷器， 6.副塔，7.副塔冷凝器。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明的上述主題 的范圍僅限于下述實(shí)施例。
[0014] 如圖1所示，一種高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備，包括污氮?dú)鈮嚎s機(jī) 1、連接在污氮?dú)鈮嚎s機(jī)1上的主換熱器2、連接在主換熱器2上的主塔3、連接在主塔3上 的副塔6和過冷器5,主塔3上設(shè)有主塔冷凝器4,副塔6上設(shè)有副塔冷凝器7,污氮?dú)鈮嚎s 機(jī)1的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與主換熱器2的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，主換熱器2的污氮?dú)獬隹谕?過管道與主塔3的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，主塔3的純氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與主換熱器2的純氮?dú)?進(jìn)口連接，主塔3的污液氮出口通過管道與過冷器5的污液氮進(jìn)口連接，過冷器5的污液氮 出口分別通過管道與主塔冷凝器4的污液氮進(jìn)口和副塔冷凝器7的污液氮進(jìn)口連接，副塔 6的污液氮出口通過管道與副塔冷凝器7的污液氮進(jìn)口連接，主塔冷凝器4的污氮?dú)獬隹?通過管道與副塔6的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，副塔冷凝器7的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道依次穿過過冷 器5和主換熱器2后與污氮?dú)鈮嚎s機(jī)1的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，主塔冷凝器4的污液氮出口通 過管道與主塔3的污液氮進(jìn)口連接，副塔冷凝器7的污液氮出口分別通過管道與副塔6的 污液氮進(jìn)口和主塔3的污液氮進(jìn)口連接。主塔3的純氮?dú)獬隹谶€通過管道與主塔冷凝器4 的純氮?dú)膺M(jìn)口連接，副塔6的純氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與副塔冷凝器7的純氮?dú)膺M(jìn)口連接。
[0015] 本發(fā)明圖中CWN為污氮?dú)鈮嚎s機(jī)；E1為主換熱器；C1為主塔；K1為主塔冷凝器；E2 為過冷器；C2為副塔；K2為副塔冷凝器。該些部件均為現(xiàn)有技術(shù)中制作氮?dú)庠O(shè)備的常用部 件，故不對該些部件做進(jìn)一步展開描述。
[0016] 本發(fā)明的污氮?dú)馓峒兊獨(dú)夤に嚵鞒倘缦拢?從用戶原有空分排放出來的污氮?dú)鈴U氣混合本裝置返回的污氮?dú)饩У獕簷C(jī)壓縮后進(jìn) 入主換熱器，被返流氣體冷卻至接近露點(diǎn)溫度后進(jìn)入主塔底部。在主塔內(nèi)，經(jīng)過精餾，在塔 頂獲得純氮?dú)?，塔底獲得富氧污液氮。富氧污液氮經(jīng)過過冷器過冷后一部分節(jié)流進(jìn)入主塔 冷凝器與氮?dú)庀嘧儞Q熱，富氧污液氮蒸發(fā)為污氮?dú)?，氮?dú)饫淠笞鳛橹魉亓饕骸?br> [0017] 由主塔冷凝器頂部蒸發(fā)的污氮?dú)膺M(jìn)入副塔底部，經(jīng)過精餾，在塔頂獲得低壓純氮 氣，塔底獲得富氧污液氮。污液氮與高壓塔底部經(jīng)過冷器過冷節(jié)流后的剩余部分污液氮混 合后進(jìn)入副塔冷凝器與氮?dú)庀嘧儞Q熱，富氧污氮?dú)庹舭l(fā)為低壓污氮?dú)?，氮?dú)饫淠蟛糠肿?為副塔回流液，其余部分經(jīng)液氮泵增壓后進(jìn)入主塔頂部輔助精餾。
[0018] 產(chǎn)品氮?dú)鈴闹魉斠?，?jīng)主換熱器復(fù)熱后出冷箱，直接進(jìn)入用戶氮?dú)夤芫W(wǎng)。
[0019] 由副塔冷凝器頂部引出的低壓污氮?dú)饨?jīng)過冷器和主換熱器復(fù)熱后出冷箱，返回 氮壓機(jī)進(jìn)口作為原料氣。
[0020] 裝置的冷量是由液氮維持。補(bǔ)充的純液氮進(jìn)入冷箱內(nèi)的主塔頂部提供冷量，同時(shí) 輔助精餾。
【權(quán)利要求】
1. 一種高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備，其特征在于：其包括污氮?dú)鈮嚎s 機(jī)、連接在污氮?dú)鈮嚎s機(jī)上的主換熱器、連接在主換熱器上的主塔、連接在主塔上的副塔和 過冷器，所述主塔上設(shè)有主塔冷凝器，所述副塔上設(shè)有副塔冷凝器，所述污氮?dú)鈮嚎s機(jī)的污 氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與主換熱器的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主換熱器的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與 主塔的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主塔的純氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道與主換熱器的純氮?dú)膺M(jìn)口連接， 所述主塔的污液氮出口通過管道與過冷器的污液氮進(jìn)口連接，所述過冷器的污液氮出口分 別通過管道與主塔冷凝器的污液氮進(jìn)口和副塔冷凝器的污液氮進(jìn)口連接，所述副塔的污液 氮出口通過管道與副塔冷凝器的污液氮進(jìn)口連接，所述主塔冷凝器的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道 與副塔的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述副塔冷凝器的污氮?dú)獬隹谕ㄟ^管道依次穿過過冷器和主換 熱器后與污氮?dú)鈮嚎s機(jī)的污氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述主塔冷凝器的污液氮出口通過管道與主塔 的污液氮進(jìn)口連接，所述副塔冷凝器的污液氮出口分別通過管道與副塔的污液氮進(jìn)口和主 塔的污液氮進(jìn)口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾脑O(shè)備，其特征在 于：所述主塔的純氮?dú)獬隹谶€通過管道與主塔冷凝器的純氮?dú)膺M(jìn)口連接，所述副塔的純氮 氣出口通過管道與副塔冷凝器的純氮?dú)膺M(jìn)口連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾姆椒?，其特征?于：其包括下述步驟： a) 污氮?dú)饨?jīng)過壓縮機(jī)壓縮后引入主換熱器通過返流氣體低溫到一定溫度后送入主 塔； b) 污氮?dú)膺M(jìn)入主塔后，在主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)，在塔頂抽出一部分壓力氮?dú)饨?jīng)過主換熱器復(fù)熱后作為產(chǎn)品； c) 從主塔底部出來的污液氮進(jìn)過過冷器過冷后，一部分送入主塔冷凝器，主塔冷凝器 蒸發(fā)出來的污氮?dú)馑腿敫彼?，此污氮?dú)庠诟彼南露显谒寤蛱盍仙吓c自上而下的液體 進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，塔頂產(chǎn)生的污氮?dú)饨?jīng)過副塔冷凝器冷凝，冷凝后的液體一部分返回副塔作 為回流液，另一部分液體打入主塔作為回流液； d) 另一部分過冷器過冷出來的污液氮混合副塔底部出來的污液氮送入副塔冷凝器，副 塔冷凝器蒸發(fā)出來的污氮?dú)饨?jīng)過過冷器和主換熱器復(fù)熱后送入污氮?dú)鈮嚎s機(jī)回收利用； e) 為了維持冷量的平衡，在主塔的頂部灌入一部分液氮作為主塔回流液去維持冷量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高提取率和低能耗污氮?dú)馓峒兊獨(dú)獾姆椒?，其特征?于：用戶排放的污氮?dú)鈴U氣作為原料氣；主塔和副塔的冷凝器冷源采用主塔底部生產(chǎn)出來 的污液氮；主塔的冷凝器蒸發(fā)出來的污氮?dú)庾鳛楦彼臍庠矗桓彼睦淠髦欣淠鰜淼?液體一部分返回主塔作為回流液；冷量直接用液氮補(bǔ)充維持，取消了膨脹機(jī)制冷。
【文檔編號】F25J5/00GK104048478SQ201410282130
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】張瓊, 馬天嬌, 楊美原, 郝訊 申請人:浙江大川空分設(shè)備有限公司