一種高純氮空分裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于空分領域，具體涉及一種高純氮空分裝置。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)技術發(fā)展、高純氮氣應用范圍日益廣泛。純度要求越來越高，由5N提高至6N?，F(xiàn)行空分設備只能生產(chǎn)部分5N以下氮氣，不能滿足高純氮用戶要求。專用高純氮空分也難達到6N質(zhì)量要求，且氮氣提取率不足40%。原料氣中大部分氮氣和氧氣均做廢氣排放掉，浪費嚴重。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種高純氮空分裝置，高純N2提取率可達60%_70%，產(chǎn)量提高一倍，綜合利用水平提高，成本隨之降低，效益顯著。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0005]—種高純氮空分裝置，包括:精餾分離單元，循環(huán)制冷單元，空氣壓縮凈化單元，熱交換單元；
[0006]其中，所述精餾分離單元中包括主冷凝蒸發(fā)器、輔助冷凝蒸發(fā)器、精餾塔和節(jié)流閥；所述主冷凝蒸發(fā)器設在所述精餾塔的頂部，所述輔助冷凝蒸發(fā)器分設在所述精餾塔的中部，所述節(jié)流閥設在連通管路上，該連通管路將所述精餾塔底部的塔釜與所述主冷凝蒸發(fā)器連通；
[0007]所述循環(huán)制冷單元一端與所述主冷凝蒸發(fā)器連通，其另一端通過連通管路與所述精餾塔底部的塔釜連通；
[0008]所述熱交換單元與所述空氣壓縮凈化單元以及所述精餾塔均連通；
[0009]所述空氣壓縮凈化單元將壓縮凈化后的冷空氣送入所述熱交換單元，該冷空氣與其中的溢出的氧氣和氮氣進行熱交換后進入所述精餾塔在中段與回流液進行熱質(zhì)交換，分離出高純氮氣，低純氮氣繼續(xù)上升進入精餾塔上段與回流高純液氮接觸精餾;一部分高純液氮回流至塔頂，一部分從主冷凝蒸發(fā)器引至輔助冷凝蒸發(fā)器，高純液氮在輔助冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)后進入相應地換熱單元換熱至常溫做產(chǎn)品引出；從精餾塔中部抽出部分氮氣進入輔助冷凝蒸發(fā)器后回流至塔中部，增加回流比；
[0010]主冷凝蒸發(fā)器外側(cè)液氧蒸發(fā)后一部分進入相應地熱交換單元復熱后做產(chǎn)品回收，大部分進入所述循環(huán)制冷單元，經(jīng)換熱循環(huán)壓縮機并再冷卻至飽和溫度后從所述精餾塔底部的塔釜進入精餾塔提餾段上升，參與精餾;回流液經(jīng)精餾、提餾后分離成液氧集入精餾塔底部的塔釜內(nèi)，經(jīng)節(jié)流閥減壓后通過輸送管路進入主冷凝蒸發(fā)器做冷源，損耗由外部液氧補充。
[0011]進一步地，所述熱交換單元分別為氧氣換熱器和氮氣換熱器。
[0012]進一步地，所述主冷凝蒸發(fā)器上設有液氮輸出口，通過設有節(jié)流閥的連通管道與所述輔助冷凝蒸發(fā)器的底部連通。
[0013]進一步地，所述輔助冷凝蒸發(fā)器的底部均設有氮氣溢流口，該氮氣溢流口通過輸送管路與所述精餾塔連通。
[0014]進一步地，所述精餾塔的頂部與所述主冷凝蒸發(fā)器連通的輸送管路上設有氮氣輸出口，該氮氣輸出口通過設有節(jié)流閥的輸送管路與所述輔助冷凝蒸發(fā)器的氮氣輸出管路連通。
[0015]進一步地，所述氧氣換熱器和氮氣換熱器均為板式換熱器。
[0016]本實用新型提供的高純氮空分裝置，在外冷式空分原理的基礎上，通過在精餾塔上設置輔助冷凝蒸發(fā)器，將從主冷凝蒸發(fā)器中直接引出部分高純液氮在輔助冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)后作為產(chǎn)品直接引出，增加了高純氮的產(chǎn)量，達到增產(chǎn)提效的目的。同時，冷凝部分氮氣回流，增加了精餾段下部回流比，提高了進入精餾上不的氮氣純度，改善精餾工況，也就是減少了氧氣損耗，增加氧氣產(chǎn)量，提高了空分效益，高純氮氣產(chǎn)量提高了一倍以上。此措施可分段改變精餾塔回流比，優(yōu)化精餾工況，適應用戶對產(chǎn)品純度、產(chǎn)量的不同要求，可在外冷式空分中普遍利用。
[0017]本實用新型提供的高純氮空分裝置專為高純氮用戶專門而研制，流程原理亦可用于普通空分裝置。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型提供的一種高純氮空分裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0019]參照附圖對本實用新型的外冷式單級精餾空分裝置的實施方式進行說明。
[0020]圖1為本實施方式的外冷式單級精餾空分流程圖，如圖1所示，空氣壓縮純化單元提供的純凈壓縮空氣進入換熱單元與返流氧、氮換熱，冷卻至飽和溫度后從精餾塔C中部進入精餾單元。在精餾塔中段與回流液進行熱質(zhì)交換，分離出95%_98%的氮氣，低純氮氣繼續(xù)上升進入上段與回流高純液氮(6N)接觸精餾。分離出的高純氮氣全部進入主冷凝蒸發(fā)器Kl冷凝成液氮。一部分高純液氮回流至塔頂，一部分從Kl引至K2、K3。高純液氮在Κ2、Κ3中蒸發(fā)后進入換熱單元II。換熱至常溫做產(chǎn)品引出。從精餾塔中部抽出氮氣進入Κ2、Κ3冷凝后回流至塔中部，增加回流比，改善精餾。
[0021]Kl外側(cè)液氧蒸發(fā)后一部分進入換熱單元IV中El復熱后做產(chǎn)品外送。大部分進入循環(huán)制冷單元，經(jīng)循環(huán)換熱器Ε3換熱，循環(huán)壓縮機并再冷卻至飽和溫度后從塔釜進入精餾塔提餾段上升，參與精餾。回流液經(jīng)精餾、提餾后分離成液氧集入塔釜，經(jīng)節(jié)流閥門JV減壓后進入Kl做冷源，損耗由外夠液氧補充。
[0022]以上，雖然說明了本實用新型的幾個實施方式，但是這些實施方式只是作為例子提出的，并非用于限定本實用新型的范圍。對于這些新的實施方式，能夠以其他各種方式進行實施，在不脫離本實用新型的要旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、置換、及變更。這些實施方式和其變形，包含于本實用新型的范圍和要旨中的同時，也包含于權利要求書中記載的實用新型及其均等范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種高純氮空分裝置，其特征在于，包括:精餾分離單元，循環(huán)制冷單元，空氣壓縮凈化單元，熱交換單元； 其中，所述精餾分離單元中包括主冷凝蒸發(fā)器、輔助冷凝蒸發(fā)器、精餾塔和節(jié)流閥；所述主冷凝蒸發(fā)器設在所述精餾塔的頂部，所述輔助冷凝蒸發(fā)器分設在所述精餾塔的中部，所述節(jié)流閥設在連通管路上，該連通管路將所述精餾塔底部的塔釜與所述主冷凝蒸發(fā)器連通； 所述循環(huán)制冷單元一端與所述主冷凝蒸發(fā)器連通，其另一端通過連通管路與所述精餾塔底部的塔釜連通； 所述熱交換單元與所述空氣壓縮凈化單元以及所述精餾塔均連通； 所述空氣壓縮凈化單元將壓縮凈化后的冷空氣送入所述熱交換單元，該冷空氣與其中的溢出的氧氣和氮氣進行熱交換后進入所述精餾塔在中段與回流液進行熱質(zhì)交換，分離出高純氮氣，低純氮氣繼續(xù)上升進入精餾塔上段與回流高純液氮接觸精餾;一部分高純液氮回流至塔頂，一部分從主冷凝蒸發(fā)器引至輔助冷凝蒸發(fā)器，高純液氮在輔助冷凝蒸發(fā)器中蒸發(fā)后進入相應地換熱單元換熱至常溫做產(chǎn)品引出；從精餾塔中部抽出部分氮氣進入輔助冷凝蒸發(fā)器后回流至塔中部，增加回流比； 主冷凝蒸發(fā)器外側(cè)液氧蒸發(fā)后一部分進入相應地熱交換單元復熱后做產(chǎn)品回收，大部分進入所述循環(huán)制冷單元，經(jīng)換熱循環(huán)壓縮機并再冷卻至飽和溫度后從所述精餾塔底部的塔釜進入精餾塔提餾段上升，參與精餾;回流液經(jīng)精餾、提餾后分離成液氧集入精餾塔底部的塔釜內(nèi)，經(jīng)節(jié)流閥減壓后通過輸送管路進入主冷凝蒸發(fā)器做冷源，損耗由外部液氧補充。2.根據(jù)權利要求1所述的一種高純氮空分裝置，其特征在于，所述熱交換單元分別為氧氣換熱器和氮氣換熱器。3.根據(jù)權利要求1所述的一種高純氮空分裝置，其特征在于，所述主冷凝蒸發(fā)器上設有液氮輸出口，通過設有節(jié)流閥的連通管道與所述輔助冷凝蒸發(fā)器的底部連通。4.根據(jù)權利要求1所述的一種高純氮空分裝置，其特征在于，所述輔助冷凝蒸發(fā)器的底部均設有氮氣溢流口，該氮氣溢流口通過輸送管路與所述精餾塔連通。5.根據(jù)權利要求1所述的一種高純氮空分裝置，其特征在于，所述精餾塔的頂部與所述主冷凝蒸發(fā)器連通的輸送管路上設有氮氣輸出口，該氮氣輸出口通過設有節(jié)流閥的輸送管路與所述輔助冷凝蒸發(fā)器的氮氣輸出管路連通。6.根據(jù)權利要求2所述的一種高純氮空分裝置，其特征在于，所述氧氣換熱器和氮氣換熱器均為板式換熱器。
【專利摘要】本實用新型提供了一種高純氮空分裝置，包括：精餾分離單元，循環(huán)制冷單元E3，空氣壓縮凈化單元，熱交換單元E1和E2；其中，所述精餾分離單元中包括主冷凝蒸發(fā)器K1、輔助冷凝蒸發(fā)器K2和K3、精餾塔C和節(jié)流閥JV；所述主冷凝蒸發(fā)器K1設在所述精餾塔C的頂部，所述輔助冷凝蒸發(fā)器K2和K3分設在所述精餾塔的中部，所述節(jié)流閥JV設在連通管路上，該連通管路將所述精餾塔底部的塔釜與所述主冷凝蒸發(fā)器K1連通；所述循環(huán)制冷單元E3一端與所述主冷凝蒸發(fā)器K1連通，其另一端通過連通管路與所述精餾塔C底部的塔釜連通；所述熱交換單元E1和E2與所述空氣壓縮凈化單元以及所述精餾塔均連通；高純N2提取率可達60％-70％，產(chǎn)量提高一倍，綜合利用水平提高，成本隨之降低，效益顯著。
【IPC分類】F25J3/04
【公開號】CN205262061
【申請?zhí)枴緾N201521049744
【發(fā)明人】毛文軍, 張英辰
【申請人】新疆天辰氣體有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月16日