专利名称：高纯氮设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高纯氮设备，更具体地涉及采用精馏的方法生产高纯度氮气的装置。
背景技术：
高纯氮设备的原料是空气，生产方法主要是低温精馏，生产过程中主要消耗的是电能。随着能源的日愈紧张，能源价格的不断上涨，节能降耗是各行各业最为关注的大事之一。随着氮气的应用领域越来越广泛，其在化学工业、石油工业、电子工业、食品工业、金属冶炼及加工工业等领域的需求急速增长。高纯氮设备有着广泛的市场需求。高纯氮设备通常由原料空气压缩机、预冷机组或冷干机组、预纯化系统、分馏塔等组成。同时包含各设备之间的管道以及安装在管道上的阀门、压力、温度、流量孔板等仪控元件。目前普遍的做法是将组成高纯氮设备的各单机设备在用户现场进行安装，然后连接各单机设备之间的工艺管路以及工艺所需要的阀门、压力、温度、流量孔板等。还有些制造单位将预纯化系统厂内配管，散件发货，现场组装。目前的高纯氮设备，大都使用气体轴承膨胀机，风机制动。经过空压机压缩系统，预冷系统，纯化系统，冷却系统，精懼系统后压降在0. IMPa左右，空压机能耗较闻，膨胀机对外所做的功白白浪费。
发明内容本实用新型的目的在于解决上述的技术问题，提供一种装配简单方便，能耗低的闻纯氣设备。本实用新型的目的通过以下技术方案来实现—种高纯氮设备，包括三个部分原料空气压缩机、预纯化装置和分馏塔系统；所述三个部分均包括输入模块、输出模块和数据线，所述原料空气压缩机的输出模块连接到预纯化装置的输入模块，预纯化装置的输出模块连接到分馏塔系统的输入模块，分馏塔系统的输出模块连接到预纯化装置的输入模块。优选的，所述分馏塔系统包括用于热交换的主换热器和过冷器，以及精馏塔；所述精馏塔的下部设有压缩空气的入口，该入口通过分馏塔系统的输入模块连接到预纯化装置纯化的输出模块，所述精馏塔的顶部为氮气的出口，所述精馏塔的下部还设有富氧液空的出口。优选的，所述分馏塔系统还包括增压透平膨胀机，其入口连接到产品氮气的出口，其出口通过分馏塔系统的输出模块连接到预纯化装置的输入模块。优选的，所述预纯化装置包括通过管路相互连接的水分离器，空气过滤器，吸附器，电加热器，消声器和空气流量测量装置。优选的，所述富氧液空出口处的管路经过位于分馏塔系统中的冷凝蒸发器，主换热器和透平膨胀机。[0012]优选的，还包括PLC远程监控系统，所述原料空气压缩机、预纯化装置和分馏塔系统的数据线连接到所述的PLC远程监控系统。本实用新型的有益效果主要体现在高度集成为原料空气压缩机、预纯化装置和分馏塔系统三个部分，能整体运输，使高纯氮设备的工程设计简单快捷、现场清点简单方便、安装简单快捷，安装质量高。增压透平膨胀机可以将产品氮气增压，从而可以降低原料空气压缩机的排气压力，并可以回收膨胀机的能量，达到节能减排和提高产品竞争力的目的。本高纯氮设备通过利用远程监控系统可以对不同地域的高纯氮设备实现集中控制，集中管理。
以下结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明图I :本实用新型高纯氮设备的示意图。其中。
r~|F料空气压缩机 |31分傭塔系统 |51预纯化装置—
TI汞分离器T31 气过滤器
声器￥主换热器 iT7令凝蒸发器
23过冷器_25精馏塔27增压透平膨胀机
~12|电加热器I I _Il
具体实施方式
本实用新型的原理是利用空气中氧氮沸点的不同，采用低温精馏的方法生产高纯度氮气。如
图1，本实用新型的高纯氮设备主要包括三个部分，分别为原料空气压缩机
I、预纯化装置5和分馏塔系统3。所述三个部分均包括输入模块、输出模块和数据线。原料空气压缩机I的输入模块用于导入原料空气，原料空气压缩机I的输出模块连接到预纯化装置5的输入模块，预纯化装置5的输出模块连接到分馏塔系统的输入模块，分馏塔系统3的输出装置连接到预纯化装置5的输入模块。高纯氮设备还包括将前述的三个部分相互连接起来的管路和线路，还包括PLC远程监控系统，前述的原料空气压缩机I、预纯化装置5和分馏塔系统3的数据线连接到该PLC远程监控系统，以实现高纯氮设备无人值守的操控。上述各个部分都是高度集成，整体出厂，极大地减少了工程设计和现场施工的工作量，对于用户来说整套设备更加灵活，占地空间小，方便搬迁。前后部分的连接通过工艺管路按工艺流程可以实现简单快捷准确无误连接。同时本高纯氮设备各部分采取了使现场清点简单方便。继续参照
图1，原料空气首先由原料空气压缩机I进入高纯氮设备，在其中经过过滤器出去灰尘及机械杂质，再经压缩后成为压缩空气并进行冷却，然后从原料空气压缩机I的输出模块，通过管路送到预纯化装置5的输入模块，进入预纯化装置5进行进一步处理。预纯化装置5对压缩空气进行净化处理，清除空气中的水、二氧化碳和乙炔以及其它碳氢化合物；空气经预处理后小部分用作仪表空气与膨胀机的轴承气和密封气，大部分通过预纯化装置5的输出模块，通过管路送到分馏塔系统3的输入模块，由分馏塔系统3进一步处理。[0023]预纯化装置5包括通过管路相互连接的水分离器11，电加热器12，吸附器13，空气过滤器15，消声器17，以及空气流量测量装置等。通过上述各个部件，预纯化装置实现空气的净化、空气流量的测量、再生气压力调节，产品氮气的流量调节，放空气体的消声处理、仪表空气的过滤与分配。预纯化装置5作为一个整体出厂，在出厂前的组装状即已完成吸附器13就位，水分离器11、空气过滤器15、电加热器12、消声器17就位，控制柜与配电柜的就位，工艺管道及仪表测点与阀门的安装，自动阀门所需的仪表空气管路(含仪表阀及分配器)，控制柜至自动阀门定位器或电磁阀、仪表测点的桥架与控制电缆；配电柜至电加热器及用电设备的电缆及桥架，工艺系统的试压及设备与工艺管路的保温和油漆。在现场安装时只需完成以下对外连接的内容工艺管路连接、工程设计至控制柜与配电柜桥架及电缆敷设与接线。极大的简化了购买本设备的客户的安装和调试工作。
分馏塔系统3将纯化后的空气分馏得到产品氮气。分馏塔系统3主要包括精馏塔25、冷凝蒸发器21、用于热交换的主换热器19和过冷器23、增压透平膨胀机27等。空气首先由精馏塔25下部的压缩空气的入口进入精馏塔25，在其中进行低温精馏与分离，在精馏塔25的顶部得到高纯氮气，在底部得到富氧液空。精馏塔25的顶部设有氮气出口，高纯氮气从该出口输出，一部分被节流后的富氧液空冷凝成液氮，作为精馏塔25的回流液与少量液体产品，另一部分作为产品氮气复热出分馏塔系统3，具体为，产品氮气经过增压透平膨胀机27增压后，从分馏塔系统2的输出模块和预纯化装置5的输入模块进入预纯化装置5，在其中进行流量测量与分析，合格产品输送往下游管网，不合格产品在预纯化装置5中进行放空。本高纯氮设备中的增压透平膨胀机27可以将产品氮气增压，从而可以降低原料空气压缩机I的排气压力，并可以回收膨胀机的能量，达到节能减排和提高产品竞争力的目的。该增压透平膨胀机27不采用油润滑，不会造成油带入工艺气体中而造成严重的安全事故，还可以消除油轴承膨胀机中油汽对大气的排放而污染空气的现象，消除对环境的污染。该机结构简单，价格只有同样参数油轴承膨胀机的1/6-1/8左右。精馏塔25的下部还设有富氧液空出口，该富氧液空出口的管路依次连接到冷凝蒸发器21，主换热器19和增压透平膨胀机27，富氧液空在冷凝蒸发器21中节流后进入主换热器19的下部，回收部分冷量后进入增压透平膨胀机27进行膨胀制冷，膨胀后的富氧气过冷液空后，与空气复热，离开分馏塔系统3，具体为从分馏塔系统3的输出模块和预纯化装置5的输入模块进入预纯化装置5，一部分作为预纯化装置5的再生气，多余部分也在预纯化装置中进行放空。本实用新型尚有多种具体的实施方式，凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。
权利要求1.一种高纯氮设备，其特征在于，包括三个部分原料空气压缩机、预纯化装置和分馏塔系统；所述三个部分均包括输入模块、输出模块和数据线，所述原料空气压缩机的输出模块连接到预纯化装置的输入模块，预纯化装置的输出模块连接到分馏塔系统的输入模块，分馏塔系统的输出模块连接到预纯化装置的输入模块。
2.根据权利要求I所述的高纯氮设备，其特征在于所述分馏塔系统包括用于热交换的主换热器和过冷器，以及精馏塔；所述精馏塔的下部设有压缩空气的入口，该入口通过分馏塔系统的输入模块连接到预纯化装置纯化的输出模块，所述精馏塔的顶部为氮气的出口，所述精馏塔的下部还设有富氧液空的出口。
3.根据权利要求2所述的高纯氮设备，其特征在于所述分馏塔系统还包括增压透平膨胀机，其入口连接到产品氮气的出口，其出口通过分馏塔系统的输出模块连接到预纯化装置的输入模块。
4.根据权利要求I所述的高纯氮设备，其特征在于所述预纯化装置包括通过管路相互连接的水分离器，空气过滤器，吸附器，电加热器，消声器和空气流量测量装置。
5.根据权利要求I所述的高纯氮设备，其特征在于所述富氧液空出口处的管路经过位于分馏塔系统中的冷凝蒸发器，主换热器和透平膨胀机。
6.根据权利要求I所述的高纯氮设备，其特征在于还包括PLC远程监控系统，所述原料空气压缩机、预纯化装置和分馏塔系统的数据线连接到所述的PLC远程监控系统。
专利摘要本实用新型提供了一种高纯氮设备，包括三个部分原料空气压缩机、预纯化装置和分馏塔系统；所述三个部分均包括输入模块、输出模块和数据线，所述原料空气压缩机的输出模块连接到预纯化装置的输入模块，预纯化装置的输出模块连接到分馏塔系统的输入模块，分馏塔系统的输出模块连接到预纯化装置的输入模块。本实用新型的有益效果主要体现在高度集成，能整体运输,使高纯氮设备的工程设计简单快捷、现场清点简单方便、安装简单快捷，安装质量高。增压透平膨胀机可以将产品氮气增压，可以回收膨胀机的能量，达到节能减排的目的。
文档编号F25J3/04GK202501710SQ20122006231
公开日2012年10月24日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者林序飞 申请人:苏州制氧机有限责任公司