一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置的制作方法

本技术涉及氮气提纯的，具体涉及一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置。

背景技术：

1、氮气，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小；氮气占大气总量的78.08％，是空气的主要成分；在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体；其中氮气的制备工艺中最主要使用的是深冷空分制氮，它是一种传统的空分技术，已有九十余年的历史，它的特点是产气量大，产品氮纯度高，无须再纯化便可直接应用于磁性材料，但它工艺流程复杂，占地面积大，基建费用高，需专门的维修力量，操作人员较多，在深冷空分制氮的过程中，会产生大量的污氮气；一般工业企业对产生的污氮气没有利用价值时,会将污氮气直接通过管路排空或排放到地下,这样一来极大的污染了周边的空气环境及土地环境。

2、目前，由于共管网氮气已经饱和，无法再增加氮气供管网使用，其次，现有空分有污氮气排空或排放到地下，该排放的污氮气含有大量的氮气组分，缺乏对污氮气进行回收提纯利用，不利于环保节能，如何回收利用减少排放和降低空分设备能耗成为目前较为重要的研究方向，因此有必要予以改进。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，具有结构简单、回收提纯利用及降低空分设备能耗的特点。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，包括空分装置、压缩机i、预冷系统、纯化系统、换热器、膨胀机、精馏塔和产品氮气去管网，所述空分装置由压缩机i增压，所述预冷系统与纯化系统相连接，所述纯化系统与换热器相连接，所述换热器与精馏塔连接；

3、所述精馏塔在其底部设置有下冷凝蒸发器，所述精馏塔在其顶部设置有上冷凝蒸发器，所述精馏塔的底部与精馏塔的顶部之间设置有过冷器，所述精馏塔的顶部输出端与过冷器、换热器和膨胀机依次连接，所述膨胀机的输出端连接有电加热器，所述电加热器与纯化系统连接；

4、所述精馏塔的输出端与换热器连接，所述换热器与产品氮气去管网连接，所述换热器与产品氮气去管网之间的管路上设置有压缩机ii和气动闸阀i，所述压缩机ii的进入端设置有气动闸阀ii，所述压缩机ii的输出端设置有气动闸阀iii，所述压缩机ii与下冷凝蒸发器相连接。

5、作为本实用新型优选的，所述压缩机i与预冷系统之间设置有流量计i。

6、作为本实用新型优选的，所述预冷系统内设置有冷水机组和空冷塔，所述空冷塔配合冷水机组达到预冷。

7、作为本实用新型优选的，所述纯化系统内设置有分子筛纯化器i和分子筛纯化器ii，所述分子筛纯化器ii与分子筛纯化器i相连接。

8、作为本实用新型优选的，所述纯化系统与换热器之间设置有截止阀i，所述换热器与精馏塔之间设置有截止阀ii，所述精馏塔底部与精馏塔顶部之间设置有截止阀iii，所述下冷凝蒸发器与精馏塔的上部之间设置有截止阀iv。

9、作为本实用新型优选的，所述膨胀机连接设置有增压机。

10、作为本实用新型优选的，所述产品氮气去管网与气动闸阀i之间设置有流量计ii。

11、通过采用上述技术方案，本实用新型和现有技术相比具有的优点是：本实用新型构成简单合理，首先原料为污氮气来自空分装置，压缩机i具有增压作用，使得污氮气到达预冷系统，预冷系统具有对污氮气预冷作用，该纯化系统能够吸附脱除二氧化碳、水分和碳氢化合物，初步吸附脱除效果较佳；然后再经过换热器到达精馏塔，本精馏塔采用带有下冷凝蒸发器和上冷凝蒸发器的结构特点，精馏塔底部的下冷凝蒸发器热源采用氮气冷凝液化，对污氮中的高沸点组分进行蒸发，使得液氧氮蒸发汽化，顶部的上冷凝蒸发器冷源采用液氧对低沸点的组分进行冷凝液化，使得氮气冷凝液化，从而使得氧氮精馏分离，精馏后得到高纯氮气，提纯效果和效率较佳，并且一部分到达产品氮气去管网直接供管网使用；精馏塔所输出的高纯氮气另一部分经压缩机ii增压，出精馏塔的氮气和返流的污氮气经换热器进行换热，然后进入精馏塔底部下冷凝蒸发器，精馏塔底部的下冷凝蒸发器热源采用氮气冷凝液化，对污氮中的高沸点组分进行蒸发，使得液氧氮蒸发汽化，氮气被污液氮液化后送入精馏塔顶部作为回流液参与精馏，顶部的上冷凝蒸发器冷源采用液氧对低沸点的组分进行冷凝液化，使得氮气冷凝液化，从而使得氧氮精馏分离，然后该循环部分再循环到达产品氮气去管网直接供管网使用，从而达到循环提纯的效果；精馏塔的顶部通过过冷器后，再由膨胀机制冷，再通往换热器，然后利用电加热器进行加热达到纯化系统，然后再由纯化系统经过换热器循环到达精馏塔，进一步进行精馏提纯，最后该循环部分出精馏塔的高纯氮气到达产品氮气去管网直接供管网使用；本实用新型使用该换热器对各个管路同步进行换热，进一步提高了换热工作的效率，保证了能源的有效利用，降低了能耗；该结构很好地避免污氮气排空或排放到地下，能够对污氮气进行回收氮气提纯利用，非常利于环保节能，达到回收利用减少排放和降低空分设备能耗。

技术特征：

1.一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：包括空分装置(1)、压缩机i(2)、预冷系统(3)、纯化系统(4)、换热器(5)、膨胀机(6)、精馏塔(7)和产品氮气去管网(8)，所述空分装置(1)由压缩机i(2)增压，所述预冷系统(3)与纯化系统(4)相连接，所述纯化系统(4)与换热器(5)相连接，所述换热器(5)与精馏塔(7)连接；

2.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述压缩机i(2)与预冷系统(3)之间设置有流量计i(15)。

3.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述预冷系统(3)内设置有冷水机组(31)和空冷塔(32)，所述空冷塔(32)配合冷水机组(31)达到预冷。

4.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述纯化系统(4)内设置有分子筛纯化器i(41)和分子筛纯化器ii(42)，所述分子筛纯化器ii(42)与分子筛纯化器i(41)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述纯化系统(4)与换热器(5)之间设置有截止阀i(16)，所述换热器(5)与精馏塔(7)之间设置有截止阀ii(17)，所述精馏塔(7)底部与精馏塔(7)顶部之间设置有截止阀iii(18)，所述下冷凝蒸发器(71)与精馏塔(7)的上部之间设置有截止阀iv(19)。

6.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述膨胀机(6)连接设置有增压机(20)。

7.根据权利要求1所述的一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，其特征在于：所述产品氮气去管网(8)与气动闸阀i(12)之间设置有流量计ii(21)。

技术总结
本技术公开了一种利用放空的污氮气回收制取高纯氮气装置，包括空分装置、压缩机I、预冷系统、纯化系统、换热器、膨胀机、精馏塔和产品氮气去管网，空分装置由压缩机I增压，所述预冷系统与纯化系统相连接，纯化系统与换热器相连接，换热器与精馏塔连接，精馏塔在其底部设置有下冷凝蒸发器，精馏塔在其顶部设置有上冷凝蒸发器，膨胀机的输出端连接有电加热器，电加热器与纯化系统连接，本技术很好地避免污氮气排空或排放到地下，能够对污氮气进行回收氮气提纯利用，非常利于环保节能，达到回收利用减少排放和降低空分设备能耗。

技术研发人员：陈崇文,林定标,陈辉,陶宏伟,赵卫林,谢富龙,周金献
受保护的技术使用者：浙江海畅气体股份有限公司
技术研发日：20221215
技术公布日：2024/1/13