[發明專利]交替生產氮氣和液氮的空氣分離裝置及方法

無效

• 申請號: 201110156065.1
• 申請日: 2011-06-13
• 公開（公告）號: CN102322726A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 馬源;李美玲;張金華;王連喜
• 申請（專利權）人: 開封空分集團有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04;F25J5/00
• 代理公司: 鄭州科維專利代理有限公司 41102
• 代理人: 亢志民;張欣棠

技術領域

本發明涉及空氣分離領域，具體涉及一種生產氮氣和液氮的空氣分離裝置以及利用該裝置生產氮氣和液氮的方法，特別涉及一種交替生產氮氣和液氮的空氣分離裝置及方法。

背景技術

空氣分離，簡稱空分，利用空氣中各組分物理性質不同，采用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從空氣中分離出氧氣、氮氣，或同時提取氦氣、氬氣等稀有氣體的過程。

空氣分離設備就是將空氣液化、精餾、最終分離成為氧、氮和其他有用氣體的氣體分離設備，簡稱空分裝置?？諝庠环Q為“永久氣體”到19世紀末,人們發現在深低溫下空氣也能液化，并因氧、氮沸點不同，可以從液化空氣中分離出氧氣和氮氣。第一臺商品化的制氧機于1903年制成，它最初只是用于金屬的氣焊和切割。30年代末，氮肥工業需要氮氣，制氧機發展到能同時生產氧氣和氮氣，改稱空氣分離設備。

純氮氣是石油化工，合成纖維，合成氨，浮法玻璃，扎鋼，半導體工業和油田注氮等不可缺少的原料氣和保護氣。70年代末國內第一個只生產氮氣的空氣分離設備誕生，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氣的空分設備。

近幾年隨著我國化工、電子行業的迅猛發展，用戶對高純氮空氣分離裝置變工況運行要求越來越復雜，尤其是對液氮產品的需求更大，而常規高純氮空分裝置在生產氮氣產品的同時只能生產或不產少量液氮產品。若增大液氮量的制取，勢必減少氮氣產量；制取最大液氮量，氮氣產量為零，換熱器氮側通道無氣體通過，換熱器換熱效率將急劇下降，嚴重影響換熱效果，工況無法實現，因此不能滿足不同行業對高純氮空分裝置生產大液體工況的需求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種結構合理、可交替生產氮氣和液氮產品的交替生產氮氣和液氮的空氣分離裝置及方法。

????本發明的技術方案是這樣實現：一種交替生產氮氣和液氮的空氣分離裝置，包括空氣過濾器、與空氣過濾器相連通的空氣壓縮機、與空氣壓縮機相連通的預冷系統、與預冷系統相連通的純化系統、以及設置在單獨冷箱內的包括主換熱器、液化器、過冷器、單級精餾塔、主冷凝蒸發器、膨脹機的分餾塔系統，所述的純化系統通過原料空氣管道100與主換熱器的換熱通道A1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置有主冷凝蒸發器，主冷凝蒸發器通過液氮管道分別與產品液氮管道101和單級精餾塔相連通，單級精餾塔與第三氮氣管道105和設置有第一閥門的第一氮氣管道102相連通，第三氮氣管道105與主冷凝蒸發器相連通，第一氮氣管道102與第四氮氣管道110相連通，第四氮氣管道110與液化器的換熱通道N1和N2相連通,?N2與主換熱器的換熱通道N3和N4相連通，N4與第二氮氣管道103相連通；

在單級精餾塔底部設置有富氧液空管道106，富氧液空管道106穿過過冷器并經節流閥與主冷凝蒸發器相連通，在主冷凝蒸發器頂部設置有第二污氮氣管道107，第二污氮氣管道107與過冷器的換熱通道WN1和WN2相連通，WN2與液化器的換熱通道WN3和WN4相連通，WN4與膨脹機膨脹端相連通，膨脹機膨脹端通過管道分別與設置有第二閥門的第三污氮氣管道108和第四污氮氣管道109相連通，第三污氮氣管道108與第四氮氣管道110相連通，第四污氮氣管道109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WN10相連通，WN10與第一污氮氣管道104相連通，第一污氮氣管道104與設置有污氮氣放空管道111的純化系統相連通。

所述的第一污氮氣管道104通過管道與膨脹機風機端和污氮氣放空管道111相連通。

所述的空氣壓縮機的工作壓力為0.4MPa至1.0MPa。

所述的第二氮氣管道103出冷箱的氮氣壓力為0.3MPa至0.9MPa。

所述的產品液氮管道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氮氣和液氮的空氣分離方法，