[實用新型]空氣分離制取壓力氮氣的裝置

無效

• 申請號: 200820153949.5
• 申請日: 2008-10-10
• 公開（公告）號: CN201277792Y
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發明（設計）人: 周大榮;俞建
• 申請（專利權）人: 上海啟元空分技術發展有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊元焱

技術領域

本實用新型涉及一種氣體分離裝置，尤其涉及一種空氣分離制取壓力氮氣的裝置。

背景技術

在浮法玻璃生產過程中，需要用大量的氮氣作為保護氣體，氣體壓力為0.15-0.4MPa，氮氣純度≤3ppmO₂。同時需要少量液態氮(≤5％氮氣產量)備用。因此，在浮法玻璃生產企業，一般附設有空氣分離制取壓力氮氣的裝置。現有技術的一種空氣分離制取壓力氮氣的裝置是采用單塔返流富氧氣(廢氣)膨脹制氮，其能耗在0.28-0.35KWh/NM₃N₂。另一種空氣分離制取壓力氮氣的裝置是采用空氣膨脹單塔制氮，氮氣壓力在0.2MPa，其能耗在0.231KWh/NM₃N₂。還有一種空氣分離制取壓力氮氣的裝置是采用雙塔制氮、低壓塔底蒸發的廢氣膨脹制冷(雙塔返流)流程，氮氣壓力在0.2MPa時，能耗約為0.22KWh/NM₃N₂。

傳統的采用單塔返流富氧氣(廢氣)膨脹制氮工藝進入精餾塔的氣體呈氣液飽和或帶液狀態，特別是進入塔釜的液體是不參與精餾的。因此，氮氣提取率受到限制。單塔空氣膨脹制氮流程中膨脹空氣進入精餾塔雖然是過熱氣體，但因塔釜蒸發器中液化后的空氣進入精餾塔的中部，對精餾有所改善，使氮氣提取率達到65％左右。雙塔制氮廢氣膨脹制冷(雙塔返流)流程使進入低壓塔的液空氧含量通過高壓塔提純得到提高，但因低壓塔再沸器的熱源為高壓塔頂的氮氣，從而使高壓塔壓力因傳熱溫差的原因提高，使制氮能耗未能進一步下降。

實用新型內容

本實用新型的目的，就是為了解決上述問題，提供一種能耗低、氮氣提取率高的空氣分離制取壓力氮氣的裝置。

為了達到上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：一種空氣分離制取壓力氮氣的裝置，包括增壓透平膨脹機、空氣冷卻器、主換熱器、低壓塔、設置在低壓塔內的再沸器、低壓塔冷凝蒸發器、高壓塔、高壓塔冷凝蒸發器和過冷器，各設備之間通過管路相連，連接關系如下：

增壓透平膨脹機的增壓端進口連接原料空氣管路，出口連接空氣冷卻器的原料空氣進口，空氣冷卻器的原料空氣出口連接主換熱器的第一原料空氣進口，主換熱器的第一原料空氣出口連接增壓透平膨脹機的膨脹端進口，增壓透平膨脹機的膨脹端出口連接低壓塔的原料空氣進口；

主換熱器的第二原料空氣進口連接原料空氣管路，主換熱器的第二原料空氣出口分別連接高壓塔的原料空氣進口和位于低壓塔內的再沸器的原料空氣進口，再沸器的液化空氣出口連接高壓塔冷凝蒸發器的液化空氣進口，高壓塔冷凝蒸發器的空氣出口連接低壓塔的空氣進口；

低壓塔的富氧液空出口連接過冷器的低壓富氧液空進口，過冷器的低壓富氧液空出口連接低壓塔冷凝蒸發器的富氧液空進口，低壓塔冷凝蒸發器的富氧空氣出口連接過冷器的富氧空氣進口，過冷器的富氧空氣出口連接主換熱器的富氧空氣進口，主換熱器的富氧空氣出口連接富氧空氣輸出管線；

低壓塔的高純壓力氮氣出口分別連接低壓塔冷凝蒸發器的高純壓力氮氣進口和過冷器的高純壓力氮氣進口，低壓塔冷凝蒸發器的液氮出口連接低壓塔的液氮進口，過冷器的高純壓力氮氣出口連接主換熱器的高純壓力氮氣進口，主換熱器的高純壓力氮氣出口連接空氣冷卻器的高純壓力氮氣進口，空氣冷卻器的高純壓力氮氣出口連接高純壓力氮氣輸出管線；

高壓塔的富氧液空出口連接過冷器的高壓富氧液空進口，過冷器的高壓富氧液空出口連接高壓塔冷凝蒸發器的液化空氣進口；

高壓塔的高壓氮氣出口連接高壓塔冷凝蒸發器的高壓氮氣進口，高壓塔冷凝蒸發器的液氮出口分別連接過冷器的液氮進口和高壓塔的液氮進口，過冷器的液氮出口連接低壓塔的液氮進口。

所述的低壓塔和高壓塔并排設置在同一冷箱中。

所述的低壓塔的原料空氣進口設置在距底部2-6塊板的位置。

所述的高壓塔冷凝蒸發器的液氮出口管路上連接有液氮出口管路。

所述的低壓塔冷凝蒸發器的液氮出口管路上連接有液氮出口管路。

所述的高壓塔的高壓氮氣出口還連接主換熱器的高壓氮氣進口，主換熱器的高壓氮氣出口連接高壓氮氣輸出管線。

本實用新型空氣分離制取壓力氮氣的裝置由于采用了以上技術方案，具有以下的優點和特點：

1、低壓塔底再沸器的蒸發介質為出主換熱器的壓縮空氣，與高壓塔無直接關系。因此，高壓塔和低壓塔可以并列在同一高度并安裝在同一個冷箱中，不需要將低壓塔置于高壓塔的頂部，從而可降低冷箱高度，節約制造成本。