[發明專利]一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置和方法

在審

• 申請號: 202210321386.0
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114877620A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 張世田;孫興力;周明亮
• 申請（專利權）人: 河南開元空分集團有限公司
• 主分類號: F25J3/04
• 分類號: F25J3/04
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 胡姍姍

1.一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，包括主換熱器（1）、過冷器（2）、一級精餾塔（3）、二級精餾塔（5）、三級精餾塔（6）和透平膨脹機（9）；各設備之間通過管道相連通，連接關系為：

主換熱器（1）的原料空氣出口通過管道與一級精餾塔（3）底部連接；主換熱器（1）的膨脹空氣出口通過管道依次連接透平膨脹機（9）、二級精餾塔；

所述一級精餾塔（3）的底部設置液態空氣出口、中部和頂部分別設置液態氮氣出口，一級精餾塔（3）的底部的液態空氣出口、中部的液態氮氣出口和頂部的液態氮氣出口分別通過管道經過冷器（2）后分別連接至二級精餾塔（5）中部、中上部和頂部；

所述一級精餾塔（3）的中上部還設置液態氮氣出口，一級精餾塔（3）的中上部的液態氮氣出口通過管道經過冷器（2）后連接至三級精餾塔（6），所述三級精餾塔（6）的上部設置超純氮氣出口，三級精餾塔（6）的超純氮氣出口通過管道連接至主換熱器（1），超純氮氣經主換熱器（1）加熱后排出收集；

所述二級精餾塔（5）的頂部設置高純氮氣出口，高純氮氣出口通過管道依次和過冷器（2）、主換熱器（1）連接，高純氮氣經主換熱器加熱后排出收集。

2.根據權利要求1所述的一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，所述一級精餾塔（3）和二級精餾塔（5）之間設置一次冷凝蒸發器（4），所述一次冷凝蒸發器（4）用于為一級精餾塔（3）提供塔頂回流液、為二級精餾塔（5）提供底部上升蒸汽以及分離一級精餾塔（3）頂部蒸汽中的不凝氣體。

3.根據權利要求1所述的一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，所述三級精餾塔（6）底部設置二次冷凝蒸發器（8）；所述主換熱器（1）的原料空氣出口與一級精餾塔（3）之間的管道設置支管，所述支管經二次冷凝蒸發器（8）后連接至一級精餾塔（3）的底部。

4.根據權利要求1所述的一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，所述三級精餾塔（6）的頂部設置分凝器（7），用于為三級精餾塔（6）提供回流液以及分離三級精餾塔（6）頂部蒸汽中的不凝氣體。

5.根據權利要求4所述的一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，所述二級精餾塔（5）底部設置富氧液空出口，富氧液空出口通過管道連接至三級精餾塔（6）的頂部的分凝器（7），分凝器（7）的富氧液空蒸汽出口通過管道連接至二級精餾塔（5）的底部。

6.根據權利要求1所述的一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，所述一級精餾塔（3）和二級精餾塔（5）均包括三個精餾段。

7.根據權利要求1所述的一種同時制取超純氮氣和高純氮氣的裝置，其特征在于，所述二級精餾塔（5）中上部設置富氮廢氣出口，富氮廢氣出口通過管道依次和過冷器（2）、主換熱器（1）連接，富氮廢氣經主換熱器加熱后排出收集；所述二級精餾塔（5）底部設置富氧廢氣出口，富氧廢氣出口通過管道和主換熱器（1）連接，富氧廢氣經主換熱器加熱后排出收集。