[發(fā)明專利]一種由空氣分離制取氮氣或制取氮氣同時附產(chǎn)氧氣的工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210014877.7
• 申請日: 2012-01-18
• 公開（公告）號: CN102538397A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭輝;王好民;劉中杰;王玉磊
• 申請（專利權(quán)）人: 開封黃河空分集團(tuán)有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新;黃偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種由空氣分離制取氮氣或氮氣附產(chǎn)氧氣的工藝。

背景技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來，高純氮設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，如石化、玻璃、橡膠、建筑板材、多晶硅、碳纖維等行業(yè)都有涉足。工業(yè)對氮氣和氧氣的需求量是不斷增加的，同時對節(jié)能降耗也不斷提出更高的要求。因此，要想在市場上占有主動地位，就必須提高產(chǎn)品的提取率，降低裝置的運行能耗，挖掘設(shè)備運行的節(jié)能潛力，同時盡可能對空氣充分利用，同時提取其中的氮氣和氧氣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種由空氣分離制取氮氣或制取氮氣同時附產(chǎn)氧氣的工藝，克服目前工藝產(chǎn)品提取率低、裝置運行能耗較大的缺陷。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種由空氣分離制取氮氣或制取氮氣同時附產(chǎn)氧氣的工藝，將凈化后的空氣冷卻進(jìn)入精餾系統(tǒng)，所述的精餾系統(tǒng)至少為由冷凝蒸發(fā)器連接為一體的上精餾塔和下精餾塔構(gòu)成的二級精餾系統(tǒng)；其中凈化后的空氣分成兩路：其中一路進(jìn)入膨脹機(jī)進(jìn)行膨脹制冷，膨脹后空氣進(jìn)入上精餾塔中部，另外一路冷卻至飽和溫度后進(jìn)入下精餾塔進(jìn)行精餾；最終，在上精餾塔頂部得到產(chǎn)品氮氣。

如果由空氣分離僅制取氮氣時，進(jìn)入下精餾塔進(jìn)行精餾的空氣，在下精餾塔頂部得到氮氣，在底部得到富氧液空；下精餾塔頂部得到的氮氣，進(jìn)入上精餾塔下部的冷凝蒸發(fā)器作為熱源并在冷凝蒸發(fā)器中被上精餾塔底部的富氧液空冷卻為液氮，同時分為A1、A2或A1、A2和A3三部分，其中A1部分液氮經(jīng)過過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上精餾塔頂部作為回流液參與上塔精餾；在下精餾塔底部產(chǎn)生的富氧液空經(jīng)過過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上精餾塔中部進(jìn)行精餾；上精餾塔頂部的氮氣出塔后經(jīng)過冷器和主換熱器復(fù)熱至常溫后作為氮氣產(chǎn)品送至用戶。

A2部分進(jìn)入下精餾塔的頂部作為回流液，A3部分經(jīng)過過冷器過冷后取出作為產(chǎn)品液氮。

上精餾塔下部產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過冷器和主換熱器復(fù)熱后作為純化系統(tǒng)再生氣。

如果由空氣分離制取氮氣同時附產(chǎn)氧氣時，所述的精餾系統(tǒng)為三級精餾系統(tǒng)，所述的三級精餾系統(tǒng)由二級精餾系統(tǒng)及連接于二級精餾系統(tǒng)后的氧塔構(gòu)成，精餾后，在上精餾塔頂部得到產(chǎn)品氮氣，在氧塔下部得到產(chǎn)品氧氣或液氧。

凈化后冷卻至飽和溫度的空氣一部分進(jìn)入下精餾塔進(jìn)行精餾外，剩余部分進(jìn)入氧塔底部的蒸發(fā)器作為熱源并在蒸發(fā)器中被氧塔底部的液氧冷卻進(jìn)入上精餾塔的中部作為回流液。

進(jìn)入下精餾塔進(jìn)行精餾的空氣，在下精餾塔頂部得到氮氣，在底部得到富氧液空；下精餾塔頂部得到的氮氣，進(jìn)入上精餾塔下部的冷凝蒸發(fā)器作為熱源并在冷凝蒸發(fā)器中被上精餾塔底部的富氧液空冷卻為液氮，同時分為A1、A2兩部分或A1、A2和A3三部分，其中A1部分液氮經(jīng)過過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上精餾塔頂部作為回流液參與上塔精餾；在下精餾塔底部產(chǎn)生的富氧液空經(jīng)過過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上精餾塔中部進(jìn)行精餾；上精餾塔頂部的氮氣出塔后經(jīng)過冷器和主換熱器復(fù)熱至常溫后作為氮氣產(chǎn)品送至用戶；在上精餾塔底部產(chǎn)生的富氧液空節(jié)流進(jìn)入氧塔頂部作為氧塔回流液，在氧塔下部得到氧氣或液氧產(chǎn)品。

A2部分進(jìn)入下精餾塔的頂部作為回流液，A3部分經(jīng)過過冷器過冷后取出作為產(chǎn)品液氮。

其中A3部分可以分出也可以不分出而是直接只分為A1和A2，分為兩部分時，可以得到氮氣和氧氣，分為三部分時，還可以獲得液氮產(chǎn)品。

氧塔頂部廢氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱后放空或作為純化系統(tǒng)再生氣，上精餾塔下部產(chǎn)生的廢氣經(jīng)過冷器和主換熱器復(fù)熱后作為純化系統(tǒng)再生氣。

上述工藝中，原料空氣經(jīng)除雜后被空氣壓縮機(jī)壓縮至0.35～0.45MPa(G)，再預(yù)冷至空氣溫度為5-12℃，然后進(jìn)入純化系統(tǒng)進(jìn)行凈化。

凈化后的空氣進(jìn)行膨脹制冷時可采用增壓透平脹機(jī)組。

所述的二級精餾系統(tǒng)中，上精餾塔可采用規(guī)整填料50-120盤的規(guī)整填料精餾塔進(jìn)行精餾。

最后回用于純化系統(tǒng)的再生氣中氧含量約為50～90%，再生溫度為145-155℃。

本工藝中空氣壓縮機(jī)排壓低，約為0.35-0.45Mpa；氮提取率為85～97%，同時可產(chǎn)1～2%的液氮和/或液氧（兩者之和為1-2%），能耗為0.1-0.18?kWh/Nm³?N₂。

以下再從另一個角度闡述本發(fā)明的工藝：