本實(shí)用新型涉及一種分離空氣提氮設(shè)備，特別是指一種預(yù)冷節(jié)能型高純氮設(shè)備。

背景技術(shù)：

氮?dú)馔ǔ１蛔鳛楸Ｗo(hù)氣被廣泛用于冶金、化工、煤炭、食品、醫(yī)藥、電子、磁材、運(yùn)輸、熱處理、輪胎、熱電、航空等領(lǐng)域。目前，空氣分離氮?dú)獾姆椒ㄖ饕腥N：變壓吸附法、膜分離法及深冷法，變壓吸附法及膜分離法為非低溫法，主要用于對(duì)氮?dú)饧兌纫蟛皇翘貏e高的領(lǐng)域，氮?dú)獾募兌葹?9％-99.9％左右。低溫法主要用于純度要求較高的領(lǐng)域，氮?dú)饧兌纫鬄?9.99％-99.9999％，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)宏觀調(diào)控的大氣候下，企業(yè)要生存發(fā)展，就要節(jié)能減耗，降低生產(chǎn)成本?，F(xiàn)有的分離設(shè)備電耗大，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)氮?dú)饧兌鹊囊蟆?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種預(yù)冷節(jié)能型高純氮設(shè)備，通過(guò)采用能夠自動(dòng)回收冷量的預(yù)冷器、節(jié)能型低溫精餾裝置、雙塔中壓精餾制氮工藝，在保證制得的氮?dú)饧兌却笥?9.999％的同時(shí)，使設(shè)備單位制氮時(shí)的電耗顯著下降，運(yùn)行費(fèi)用大幅降低；且設(shè)置預(yù)冷器、降低了冷氣機(jī)46％的負(fù)荷，保證了在冷氣機(jī)有故障時(shí)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，提高了裝置的運(yùn)行可靠性；同時(shí)在摒棄了氮壓機(jī)及增壓機(jī)，氮?dú)鈮毫?.2Mpa-0.3Mpa，能夠同時(shí)產(chǎn)生部分0.6Mpa-0.7Mpa的中壓氮?dú)夂偷蜏匾旱獨(dú)猓苊饬说獨(dú)獗欢挝廴?；本設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化程度高、開(kāi)停車方便。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種預(yù)冷節(jié)能型高純氮設(shè)備，包括：分離單元、精餾單元及回收單元，所述分離單元與所述精餾單元連接，所述精餾單元同時(shí)與所述回收單元連接，所述回收單元同時(shí)與所述分離單元連接。

進(jìn)一步，所述分離單元包括自潔式空氣過(guò)濾器、主空壓機(jī)、預(yù)冷器、冷氣機(jī)及分子篩純化系統(tǒng)，所述自潔式空氣過(guò)濾器通過(guò)通氣管與所述主空壓機(jī)連接，所述主空壓機(jī)同時(shí)通過(guò)通氣管與所述預(yù)冷器連接，所述預(yù)冷器同時(shí)通過(guò)通氣管與所述冷氣機(jī)連接，所述冷氣機(jī)同時(shí)通過(guò)通氣管與所述分子篩純化系統(tǒng)連接。

進(jìn)一步，所述分子篩純化系統(tǒng)包括用于工作的第一分子篩吸附器、用于再生氣體的第二分子篩吸附器及用于加熱再生氣體的電加熱器，所述第一分子篩吸附器及第二分子篩吸附器均與所述電加熱器連接。

進(jìn)一步，所述精餾單元包括主換熱器、膨脹機(jī)、精餾塔及過(guò)冷器，所述主換熱器同時(shí)與所述第二分子篩吸附器、膨脹機(jī)及精餾塔連接，所述膨脹機(jī)同時(shí)與所述精餾塔連接，所述精餾塔同時(shí)與所述過(guò)冷器連接。

進(jìn)一步，所述精餾塔包括上塔及下塔；所述上塔與所述過(guò)冷器連接，所述過(guò)冷器同時(shí)與所述主換熱器連接，所述主換熱器同時(shí)與所述預(yù)冷器連接，所述預(yù)冷器連接有用戶單元；所述下塔同時(shí)與所述過(guò)冷器連接，所述主換熱器與所述電加熱器連接；所述下塔同時(shí)與所述膨脹機(jī)連接，所述膨脹機(jī)同時(shí)與所述主換熱器、第一分子篩吸附器及第二分子篩吸附器連接。

進(jìn)一步，所述回收單元包括高純氮回收單元、富氧廢氣回收單元及液氮回收單元。

進(jìn)一步，所述上塔連接有冷凝器，所述冷凝器同時(shí)與所述過(guò)冷器連接；所述過(guò)冷器、主換熱器及預(yù)冷器組成所述高純氮回收單元；所述冷凝器、過(guò)冷器、主換熱器、預(yù)冷器、冷氣機(jī)及分子篩純化系統(tǒng)共同組成所述富氧廢氣回收單元；所述上塔、過(guò)冷器、冷凝器組成所述液氮回收單元。

更進(jìn)一步，所述預(yù)冷器連接有用戶單元，即所述高純氮回收單元與所述用戶單元連接。

本實(shí)用新型通過(guò)采用能夠自動(dòng)回收冷量的預(yù)冷器、節(jié)能型低溫精餾裝置、雙塔中壓精餾制氮工藝，在保證制得的氮?dú)饧兌却笥?9.999％的同時(shí)，使設(shè)備單位制氮時(shí)的電耗顯著下降，運(yùn)行費(fèi)用大幅降低；且設(shè)置預(yù)冷器、降低了冷氣機(jī)46％的負(fù)荷，保證了在冷氣機(jī)有故障時(shí)系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，提高了裝置的運(yùn)行可靠性；同時(shí)在摒棄了氮壓機(jī)及增壓機(jī)，氮?dú)鈮毫?.2Mpa-0.3Mpa，能夠同時(shí)產(chǎn)生部分0.6Mpa-0.7Mpa的中壓氮?dú)夂偷蜏匾旱獨(dú)?，避免了氮?dú)獗欢挝廴?；本設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化程度高、開(kāi)停車方便。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例中一種預(yù)冷節(jié)能型高純氮設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，一種預(yù)冷節(jié)能型高純氮設(shè)備，包括：分離單元1、精餾單元3及回收單元，分離單元1與精餾單元3連接，精餾單元 3同時(shí)與回收單元連接，回收單元同時(shí)與分離單元1連接；本設(shè)備產(chǎn)生氮?dú)獾募兌雀摺a(chǎn)氮量穩(wěn)定，受到外界的干擾因素少，延長(zhǎng)了設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行周期；同時(shí)設(shè)備耗電低、投入少、占地面積小，明顯減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)，同時(shí)節(jié)約了資源，能夠更好地保護(hù)環(huán)境。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，分離單元1包括自潔式空氣過(guò)濾器 11、主空壓機(jī)12、預(yù)冷器13、冷氣機(jī)14及分子篩純化系統(tǒng)15，自潔式空氣過(guò)濾器11通過(guò)通氣管與主空壓機(jī)12連接，主空壓機(jī)12同時(shí)通過(guò)通氣管與預(yù)冷器 13連接，預(yù)冷器13同時(shí)通過(guò)通氣管與冷氣機(jī)14連接，冷氣機(jī)14同時(shí)通過(guò)通氣管與分子篩純化系統(tǒng)15連接。其中設(shè)置預(yù)冷器13，能夠降低冷氣機(jī)14的46％的負(fù)荷，當(dāng)冷氣機(jī)14有故障時(shí)，系統(tǒng)也能平穩(wěn)運(yùn)行，提高了裝置運(yùn)行的可靠性。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，分子篩純化系統(tǒng)15包括用于工作的第一分子篩吸附器152、用于再生氣體的第二分子篩吸附器154及用于加熱再生氣體的電加熱器151，第一分子篩吸附器152及第二分子篩吸附器154均與電加熱器151連接。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，精餾單元3包括主換熱器32、膨脹機(jī)33、精餾塔34及過(guò)冷器31，精餾塔34包括上塔341及下塔343，下塔343 頂部設(shè)有用于蒸發(fā)氧氣及冷凝氮?dú)獾闹骼?42；上塔341與過(guò)冷器31連接，過(guò)冷器31同時(shí)與主換熱器32連接，主換熱器32同時(shí)與預(yù)冷器13連接，預(yù)冷器13連接有用戶單元；下塔343同時(shí)與過(guò)冷器31連接，主換熱器32與電加熱器 151連接；下塔343同時(shí)與膨脹機(jī)33連接，膨脹機(jī)33同時(shí)與主換熱器32、第一分子篩吸附器152及第二分子篩吸附器154連接。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，上塔341連接有冷凝器4，冷凝器4同時(shí)與過(guò)冷器31連接。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，回收單元包括高純氮回收單元、富氧廢氣回收單元及液氮回收單元。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，過(guò)冷器31、主換熱器32及預(yù)冷器 13組成高純氮回收單元；冷凝器4、過(guò)冷器31、主換熱器32、預(yù)冷器13、冷氣機(jī)14及分子篩純化系統(tǒng)15共同組成富氧廢氣回收單元；上塔341、過(guò)冷器31、冷凝器4組成液氮回收單元。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，預(yù)冷器13連接有用戶單元，即高純氮回收單元與用戶單元連接，用戶單元用于回收高純氮。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，本裝置的工藝過(guò)程是使原料空氣首先進(jìn)入自潔式空氣過(guò)濾器11，在自潔式空氣過(guò)濾器11中除去灰塵和其它顆粒雜質(zhì)，然后進(jìn)入主空壓機(jī)12；在主空壓機(jī)12中經(jīng)過(guò)多級(jí)壓縮后進(jìn)入預(yù)冷器13；在預(yù)冷器13中經(jīng)過(guò)冷卻后的空氣進(jìn)入冷氣機(jī)14中將空氣溫度繼續(xù)降低到5℃，同時(shí)分離出的游離水空氣進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)15；分子篩純化系統(tǒng)15由第一分子篩吸附器152、第二分子篩吸附器154及電加熱器151組成，第一分子篩吸附器152吸附空氣中的水分、二氧化碳和一些碳?xì)浠衔?，第二分子篩吸附器154 再生氣體，然后再生氣進(jìn)入電加熱器151中完成加熱；由第二分子篩吸附器154 出來(lái)的空氣分為兩股，并分別進(jìn)入主換熱器32經(jīng)冷卻后進(jìn)入下塔343中；同時(shí)從主換熱器32中部抽出一部分膨脹空氣，膨脹空氣經(jīng)膨脹機(jī)33膨脹后進(jìn)入上塔341的底部；下塔343中的氣體上升然后與回流液體接觸使含氮量增加，其中所需的回流液氮來(lái)自下塔343頂部的主冷342，在下塔343中氧得到蒸發(fā)，而氮得到冷凝；在下塔343底部得到氧含量約57％的液氮，液氮通過(guò)過(guò)冷器31過(guò)冷后通過(guò)節(jié)流進(jìn)入冷凝器4；上塔341頂部獲得的高純度的氮?dú)饨?jīng)過(guò)過(guò)冷器31、主換熱器32、預(yù)冷器13回收冷量后送到用戶單元；從上塔341中出來(lái)的部分氮?dú)膺M(jìn)入冷凝器4被冷凝，與下塔343抽出的氧含量約57％液氮混合進(jìn)入上塔341 的頂部作為回流液參加精餾；而冷凝器4蒸發(fā)出來(lái)的富氧廢氣經(jīng)過(guò)過(guò)冷器31、主換熱器32、預(yù)冷器13及冷氣機(jī)14回收冷量后進(jìn)入分子篩純化系統(tǒng)15從新參與分離工藝。通過(guò)這種工藝設(shè)計(jì)能充分降低高純氮設(shè)備提出氮?dú)鈺r(shí)廢氣復(fù)熱不足的損失，使裝置能耗指標(biāo)顯著下降。

在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，見(jiàn)圖1，本工藝流程簡(jiǎn)單，裝置操作便捷，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，依據(jù)3000Nm3/h為例，氮提取率83％，單位制氮電耗0.16Kw.h /Nm3N₂，比常規(guī)高純氮設(shè)備節(jié)約電耗22％，氮?dú)饧兌却笥诘扔?9.999％，顯著提高了氮的提取率、運(yùn)行能耗顯著降低。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。