一种氧化亚氮低温回收系统及回收方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及气体分离领域，特别涉及一种氧化亚氮低温回收系统及回收方法。
【背景技术】
[0002]硝酸、已二酸都是重要的化工原料，生产中产生大量的氮氧化物气体尾气，预处理后的尾气主要成份为氮气和氧化亚氮，氧化亚氮气体是对地球大气层造成破坏最为严重的气体之一，它可以造成温室效应及臭氧层的破坏，直接排放会引起严重的环境问题。通常采用复杂的催化还原法将其分解为无害的氮气和氧气进行排放。
[0003]氧化亚氮具有重要的应用，可以用于电子工业、赛车加速系统的燃料及火箭氧化剂等，可采用一定的方法将其尾气中的氧化亚氮进行提纯回收，不仅降低环境污染，还带来很大的经济效益。
[0004]申请号为201310308364.1、名称为一种用于回收并纯化工业尾气中氧化氩氮的系统的中国专利，提供了一种对氧化亚氮的回收提纯工艺，但是分离提纯工序存在以下不足:采用两级精馏塔分离，操作复杂；精馏塔冷凝器采用防冻液作为冷凝剂容易造成二次污染，并且冷凝效果不理想，另外大型化需消耗大量的冷凝剂，不适合用于大型分离装置。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足提供一种结构工艺简单、安全可靠的氧化亚氮低温回收系统及回收方法。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:一种氧化亚氮低温回收系统，主要包括:低温液化分离冷箱和氮气循环压缩机，其特征在于:所述的低温液化分离冷箱包括主换热器、冷凝器、精馏塔、分离器挤膨胀机；所述的精馏塔包括塔体和再沸器；所述的主换热器、精馏塔、冷凝器及分离器依次相连接；所述的氮气循环压缩机、冷却器、再沸器、主换热器、膨胀机及冷凝器依次相连接，形成氮气循环回路。
[0007]所述主换热器、冷凝器及再沸器均为真空钎焊铝制板翅式换热器；所述的精馏塔为填料塔或板式塔；所述的膨胀机为气轴膨胀机或油轴膨胀机；所述的氮气压缩机为活塞机或离心机。
[0008]一种氧化亚氮低温回收方法，包括如下步骤:
净化后的原料气进入主换热器冷却至一定温度，进入所述的精馏塔进行精馏分离，在精馏塔塔底得到高纯度的氧化亚氮产品，精馏塔塔顶气体进入冷凝器冷凝至一定温度进入气液分离器，液相返流精馏塔塔顶作为回流液，气液分离器气相返流冷凝器、主换热器复热出液化分尚冷箱；
所述的氮气循环压缩机，氮气经所述的氮气压缩机压缩至一定压力被冷却器冷却进入精馏塔再沸器提供热量，冷却后进入所述的主换热器冷却至一定温度，而后进入所述的膨胀机进行膨胀制冷，膨胀后进入冷凝器提供冷量复热，然后进入所述的主换热器复热出液化分离冷箱，进入氮气循环压缩机入口形成氮气循环回路。
[0009]氮气压缩机压缩介质为纯氮气或原料气分离废气。
[0010]所述的氮气循环压缩机出口压力为:0.6~1.0MPa;所述的膨胀机出口压力为0.2-0.25MPa，所述的主换热器将原料气、氮气均冷却至_50°C ~_60°C。
[0011]本发明的技术方案产生的积极效果如下:利用单塔低温精馏分离方法提纯回收富含氧化亚氮的工业尾气，设备少，自动化程度高，可以得到纯度大于99.999%的液体氧化亚氮产品，不仅有效解决了氧化亚氮尾气排放而造成的环境问题，而且还带来一定的经济效益。
[0012]取消防冻液作为冷凝剂，可以有效防止冷凝剂造成二次污染，利用原料气分离得到的废气补充氮气循环压缩机作制冷介质，不需要专门外购制冷介质，采用膨胀机膨胀制冷提供冷量，制冷效果好，经济适用、操作简单、变负荷更加灵活，适合于小型或大型氧化亚氮提纯分离装置。
[0013]铝制板翅式换热器属间壁式紧凑换热器，换热效果好，换热器体积小；板翅式换热器的板束采用真空钎焊工艺，确保翅片、隔板和封条熔合成整体，不会产生泄露，安全性高。
【附图说明】
[0014]图1为本发明的氧化亚氮低温回收系统的结构示意图。
[0015]图中标注为:1、冷箱；2、精馏塔；3、主换热器；4、冷凝器；5、分离器；6、膨胀机；7、氮气循环压缩机；8、再沸器；9、压缩机后冷却器。
【具体实施方式】
[0016]实施例一
一种氧化亚氮低温回收系统，如图1所示，主要设备为低温液化分离冷箱I和氮气循环压缩机7，所述的低温液化分离冷箱I包括主换热器3、冷凝器4、精馏塔2、分离器5、膨胀机6 ;所述的精馏塔2包括塔体和再沸器8。所述的主换热器3、精馏塔2、冷凝器4、分离器5依次相连接；所述的氮气循环压缩机7、压缩机后冷却器9、再沸器8、主换热器3、膨胀机6、冷凝器4依次连接，形成氮气循环回路。
[0017]所述的主换热器3、冷凝器4及再沸器8均为真空钎焊铝制板翅式换热器；所述的精馏塔2为填料塔或板式塔；所述的膨胀机6为气轴膨胀机或油轴膨胀机；所述的氮气压缩机7为活塞机或离心机。
[0018]实施例二
一种氧化亚氮低温回收方法，包括以下步骤:预处理后的含氧化亚氮原料气进入主换热器3冷却至-50°C ~_60°C，进入所述的精馏塔2进行精馏分离，在精馏塔2塔底得到纯度大于99.999%的氧化亚氮产品，液体产品送出液化冷箱1，塔底再沸器蒸发侧温度为-15°C ~_25°C，精馏塔2塔顶抽出气体进入冷凝器4冷凝至-80°C ~_88°C进入汽液分离器5，液相返流精馏塔2塔顶作为回流液，分离器气相返流冷凝器4、主换热器3复热出液化分离冷箱1，复热后气相可以作为氮气循环压缩机7的补充制冷介质。
[0019]所述的氮气循环压缩机7，氮气经所述的氮气压缩机7压缩至0.6-1.0MPa进入压缩机后冷却器9冷却至40°C进入精馏塔再沸器8提供热量，冷却至26°C ~30°C，冷却后进入所述的主换热器3冷却至-50°C ~_60°C，进入所述的膨胀机6进行膨胀制冷，膨胀至0.2-0.25MPa，温度为-85°c~-90°c，膨胀后进入冷凝器4提供冷量复热，然后进入所述的主换热器3复热出液化分离冷箱1，进入循环压缩机7入口形成氮气循环回路。
【主权项】
1.一种氧化亚氮低温回收系统，主要包括:低温液化分离冷箱和氮气循环压缩机，其特征在于:所述的低温液化分离冷箱包括主换热器、冷凝器、精馏塔、分离器挤膨胀机；所述的精馏塔包括塔体和再沸器；所述的主换热器、精馏塔、冷凝器及分离器依次相连接；所述的氮气循环压缩机、冷却器、再沸器、主换热器、膨胀机及冷凝器依次相连接，形成氮气循环回路。2.根据权利要求1所述的一种氧化亚氮低温回收系统，其特征在于:所述主换热器、冷凝器及再沸器均为真空钎焊铝制板翅式换热器；所述的精馏塔为填料塔或板式塔；所述的膨胀机为气轴膨胀机或油轴膨胀机；所述的氮气压缩机为活塞机或离心机。3.一种如权利要求1中所述的氧化亚氮低温回收系统的回收方法，包括如下步骤: 净化后的原料气进入主换热器冷却至一定温度，进入所述的精馏塔进行精馏分离，在精馏塔塔底得到高纯度的氧化亚氮产品，精馏塔塔顶气体进入冷凝器冷凝至一定温度进入气液分离器，液相返流精馏塔塔顶作为回流液，气液分离器气相返流冷凝器、主换热器复热出液化分1?冷箱； 所述的氮气循环压缩机，氮气经所述的氮气压缩机压缩至一定压力被冷却器冷却进入精馏塔再沸器提供热量，冷却后进入所述的主换热器冷却至一定温度，而后进入所述的膨胀机进行膨胀制冷，膨胀后进入冷凝器提供冷量复热，然后进入所述的主换热器复热出液化分离冷箱，进入氮气循环压缩机入口形成氮气循环回路。4.根据权力要求3所述的一种氧化亚氮低温回收系统的回收方法，其特征在于:氮气压缩机压缩介质为纯氮气或原料气分离废气。5.根据权力要求3所述的一种氧化亚氮低温回收系统的回收方法，其特征在于:所述的氮气循环压缩机出口压力为:0.6-1.0MPa ;所述的膨胀机出口压力为0.2-0.25MPa，所述的主换热器将原料气、氮气均冷却至_50°C ~-60°C。
【专利摘要】本发明涉及一种氧化亚氮低温回收系统及回收方法,主要设备包括主换热器、冷凝器、精馏塔、分离器、膨胀机和氮气循环压缩机;本发明采用单塔低温精馏可以得到纯度大于99.999%的液体氧化亚氮产品，另外利用原料气分离得到的废气补充氮气循环压缩机作制冷介质，不需要专门外购制冷介质，膨胀机膨胀制冷，经济适用、操作简单、变负荷更加灵活，适合于小型或大型氧化亚氮提纯分离装置。
【IPC分类】F25J3/02
【公开号】CN104964514
【申请号】CN201510401311
【发明人】韦向攀, 王剑峰, 卓跃光
【申请人】开封空分集团有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月10日