一种小型深冷双塔制氮设备及方法与流程

本发明涉及一种改进型的小型深冷双塔制氮设备及方法，属于空分制冷低温精馏技术领域。

背景技术

目前，随着高纯度氮气使用越来越多，因此更多的厂家开始采用双塔流程制备氮气，以确保高效低能耗，但作为一种新的空分制冷低温精馏流程，双塔制氮还有很多的潜力可以挖掘。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种在现有制氮设备基础上进行改进的，结构组成合理，使用操作方便，能够确保制氮高效低能耗的小型深冷双塔制氮设备。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种小型深冷双塔制氮设备，它主要包括一空气压缩机，预冷机组及水分离器，纯化器，以及上塔和下塔组成的双塔精馏塔；

有一连接在纯化器后的主换热器，该主换热器后面用管道将冷却后的空气送入相接的精馏塔下塔底部；

所述的精馏塔下塔将精馏后的一部分氮气从精馏塔下塔的塔顶接出，反接入主换热器，以便冷却纯化后并送入主换热器的原料空气；该部分氮气在通过主换热器后复热成为产品氮气；

所述的精馏塔下塔将精馏后的另一部分氮气从精馏塔下塔的塔顶接出后用管连接精馏塔上塔底部的中间冷凝蒸发器，经过中间冷凝蒸发器的冷凝后成液氮，其中一部分液氮用管送到连接的精馏塔上塔顶部作为上塔的回流液，另一部分液氮用管连接下塔的顶部作为回流液；

精馏塔下塔底部的富氧液空经过冷器过冷节流后进入上塔的下部，作为底部中间冷凝蒸发器的冷源；蒸发后的富氧空气在上塔作为产品原料；精馏塔上塔精馏后在塔体上部得到的氮气通过管接送入上塔上部的上冷凝蒸发器中，过冷后变成液氮后，在送入精馏塔下塔顶部作回流液，精馏塔上塔底部精馏得到的富液氧用管接至塔顶部的上冷凝蒸发器上面，经与上冷凝蒸发器中的氮气换热蒸发得到富氧气，该富氧气从精馏塔上塔的顶部抽出后，进入主换热器复热至设计温度出冷箱，一部分去分子筛再生，还有一部分放空。

作为优选：所述的空气分离和液化所需的冷量绝大部分由反灌进入精馏塔下塔的液氮提供；所述产出的产品氮气进入产品压缩机压缩后至所需压力；所述的产品压缩机和空气压缩机采用同一电动机带动；所述从上冷凝蒸发器中接出的液氮是在通过低温液氮泵后送入精馏塔下塔顶部作回流液。

一种利用所述小型深冷双塔制氮设备生产氮气的方法，原料空气经空气压缩机加压到0.40mpa，经预冷机组及水分离器，把原料空气温度降到8-10℃左右，并在水分离器中分离掉水分；

加工空气进入纯化器，吸附除去残余的水份、二氧化碳和碳氢化合物，出纯化器空气中的水分露点≤-70℃且二氧化碳小于1ppm；

纯化后加工空气进入冷箱，在主换热器中冷却到露点温度后进入精馏塔下塔底部；精馏后出精馏塔下塔塔顶的一部分氮气重新进入主换热器，在冷却原料空气的同时，自身复热后作为产品氮气出冷箱；另一部分塔顶氮气在上塔和下塔之间的中间冷凝蒸发器中冷凝成液氮后，一部分液氮被送到精馏塔下塔顶部作为下塔的回流；

精馏塔下塔的底部接出富氧液空，经过冷器过冷节流后进入上塔下部，作为中间冷凝蒸发器的冷源；蒸发后的富氧空气在精馏塔上塔作为产品原料；精馏塔上塔精馏后在塔体上部得到的氮气通过管接送入上冷凝蒸发器过冷后，变成液氮送入精馏塔下塔顶部作回流液，精馏塔上塔底部精馏得到的富液氧用管接至塔顶上部的上冷凝蒸发器，经辅冷蒸发的富氧气从精馏塔上塔的上冷凝蒸发器顶部抽出后，进入主换热器复热至设计温度出冷箱，一部分去分子筛再生，还有一部分放空。

本发明属于在现有技术基础上的改进，它具有结构组成合理，使用操作方便，能够确保制氮高效低能耗等特点。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种小型深冷双塔制氮设备，它主要包括一空气压缩机c01，预冷机组及水分离器ac，纯化器ms1、ms2，以及上塔k02和下塔k01组成的双塔精馏塔；

有一连接在纯化器ms1、ms2后的主换热器e01，该主换热器e01后面用管道将冷却后的空气送入相接的精馏塔下塔k01底部；

所述的精馏塔下塔k01将精馏后的一部分氮气从精馏塔下塔k01的塔顶接出，反接入主换热器e01，以便冷却纯化后并送入主换热器e01的原料空气；该部分氮气在通过主换热器e01后复热成为产品氮气；

所述的精馏塔下塔k01将精馏后的另一部分氮气从精馏塔下塔k01的塔顶接出后用管连接精馏塔上塔k02底部的中间冷凝蒸发器e02，经过中间冷凝蒸发器e02的冷凝后成液氮，其中一部分液氮用管送到连接的精馏塔上塔k02顶部作为上塔k02的回流液，另一部分液氮用管连接下塔k01的顶部作为回流液；

精馏塔下塔k01底部的富氧液空经过冷器e03过冷节流后进入上塔k02的下部，作为底部中间冷凝蒸发器e02的冷源；蒸发后的富氧空气在上塔k02作为产品原料；精馏塔上塔k02精馏后在塔体上部得到的氮气通过管接送入上塔k02上部的上冷凝蒸发器e02中，过冷后变成液氮后，在送入精馏塔下塔k01顶部作回流液，精馏塔上塔k02底部精馏得到的富液氧用管接至塔顶部的上冷凝蒸发器e02上面，经与上冷凝蒸发器e02中的氮气换热蒸发得到富氧气，该富氧气从精馏塔上塔k02的顶部抽出后，进入主换热器e04复热至设计温度出冷箱，一部分去分子筛再生，还有一部分放空。

本发明所述的空气分离和液化所需的冷量绝大部分由反灌进入精馏塔下塔k01的液氮提供；所述产出的产品氮气进入产品压缩机nc01压缩后至所需压力；所述的产品压缩机nc01和空气压缩机c01采用同一电动机带动；所述从上冷凝蒸发器e02中接出的液氮是在通过低温液氮泵后送入精馏塔下塔k01顶部作回流液。

一种利用所述小型深冷双塔制氮设备生产氮气的方法，原料空气经空气压缩机c01加压到0.40mpa，经预冷机组及水分离器，把原料空气温度降到8-10℃左右，并在水分离器中分离掉水分；

加工空气进入纯化器，吸附除去残余的水份、二氧化碳和碳氢化合物，出纯化器空气中的水分露点≤-70℃且二氧化碳小于1ppm；

纯化后加工空气进入冷箱，在主换热器e01中冷却到露点温度后进入精馏塔下塔k01底部；精馏后出精馏塔下塔k01塔顶的一部分氮气重新进入主换热器e01，在冷却原料空气的同时，自身复热后作为产品氮气出冷箱；另一部分塔顶氮气在上塔和下塔之间的中间冷凝蒸发器e02中冷凝成液氮后，一部分液氮被送到精馏塔下塔k01顶部作为下塔k01的回流；

精馏塔下塔k01的底部接出富氧液空，经过冷器e03过冷节流后进入上塔k02下部，作为中间冷凝蒸发器e02的冷源；蒸发后的富氧空气在精馏塔上塔k02作为产品原料；精馏塔上塔k02精馏后在塔体上部得到的氮气通过管接送入上冷凝蒸发器e04过冷后，变成液氮送入精馏塔下塔k01顶部作回流液，精馏塔上塔k02底部精馏得到的富液氧用管接至塔顶上部的上冷凝蒸发器e04，经辅冷蒸发的富氧气从精馏塔上塔的上冷凝蒸发器e04顶部抽出后，进入主换热器e04复热至设计温度出冷箱，一部分去分子筛再生，还有一部分放空。