[实用新型]一种带辅助冷凝器生产压力氮和低纯氧的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气体分离设备，尤其涉及一种带辅助冷凝器生产压力氮和低纯氧的设备。

背景技术

随着浮法玻璃、化工等行业的快速发展，对高纯氮气、低纯氧需求量急剧增大，通常浮法玻璃行业在使用的高纯氮气压力为0.2-0.5MPa，氮气纯度为99.999％（O₂浓度≤3ppm）；由于玻璃原料的融化需要空气或氧气助燃，而且随着国家节能减排政策的实施及燃料成本的上升，氧气助燃有着更为广阔的应用前景。采用氧气助燃可以大大减少氧化亚氮、二氧化碳的排放，并可以节约燃料、提高玻璃产品等级，其中氧气助燃需要的氧气纯度大于80％，最好能够大于90％，同时压力应大于0.1MPa。

空气中的主要气体成分为氮气和氧气，氮气和氧气体积分数分别为78.12％和20.95％，而空气作为廉价资源无处不在，因此通过分离空气来生产氮气和氧气是最为传统的方法。

深冷空分制氮技术已有近百年历史，但是该方法工艺流程复杂、基建费用高、产率低、所需操作人员多，因此人们长期以来努力寻求更为简单的空分方法，变压吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）技术则是这一努力的成果，但是目前为止一般企业采用PSA技术只能生产99.9％纯度的氮气，国内也只有个别企业可生产99.99％浓度的氮气，目前只有美国空气用品公司能够采用PSA技术生产≥99．999％的氮气，但是价格昂贵。因此液化精馏仍是目前常用的生产氮气的方法。

低纯氧的生产一般采用全低压双塔精馏制取低压氮气及氧气，其电耗一般为0.38-0.5KWh/m³，能耗较高，其副产品低压氮气不能直接输送，需增加氮气压缩机，氮气纯度也不能满足高端浮法玻璃的需求。同时生产的氧气压力小于0.1MPa，而浮法玻璃、化工行业需要大量的带压力的高纯氮气、低纯氧气，氮气及氧气压力要求大于0.15MPa。同时为了达到节能减排的要求，从空分过程中直接生产高提取率、带压力的高纯氮、低纯氧是非常具有价值的。

实用新型内容

本实用新型提供了一种以空气为原料、根据需要可生产高纯压力氮，低纯氧或者同时生产高纯压力氮、高纯低压氮和低纯氧的设备，采用双塔加辅助冷凝器制氮制氧，由于上塔氮提取率可以大于90％，致使塔釜氧含量上升，所以不需要设置第三个塔来提纯氧，只需两个塔可将氮和氧从空气中分离出来，同时能让产品出塔带有一定压力，克服了传统设备的缺陷，并节省了投资、降低了能耗、提高了产品附加值，实现了循环经济效应。

本实用新型提供了一种带辅助冷凝器生产压力氮和低纯氧的设备，包括下塔、上塔和辅助冷凝器，上塔内安装有上塔冷凝蒸发器；

空气原料管道与所述下塔的空气进口连接；

所述下塔设有氮气抽取口与液氮进口，所述辅助冷凝器和上塔冷凝蒸发器均设有氮气进口和液氮出口，所述辅助冷凝器和上塔冷凝蒸发器的氮气进口分别与所述下塔的氮气抽取口相连，所述辅助冷凝器和上塔冷凝蒸发器的液氮出口与所述下塔的液氮进口相连；

所述上塔顶部设有回流液进口，所述回流液进口与所述辅助冷凝器和上塔冷凝蒸发器的液氮出口连接；

所述下塔设有液空抽取口，所述上塔设液空进口，且所述下塔的液空抽取口与所述上塔的液空进口连接；

所述上塔的塔釜处设有液氧抽取口，所述辅助冷凝器设有液氧进口，且所述上塔的液氧抽取口与所述辅助冷凝器的液氧进口连接；

所述辅助冷凝器设有低纯氧气提取口；所述上塔的塔顶设有高纯氮气提取口。

优选地，所述下塔的塔板为45-130块，上塔的塔板为35-120块。

优选地，所述上塔的液空进口设于所述上塔上部第1至第30块塔板之间。

优选地，还包括换热器，空气原料管道通过换热器后与所述下塔的空气进口连接。

优选地，还包括透平膨胀机，所述低纯氧气提取口通过管道依次与所述换热器以及所述透平膨胀机连接，使得低纯氧膨胀至大气压制冷，用于补充冷量。

优选地，还包括透平膨胀机，所述高纯氮气提取口通过管道依次与所述换热器以及所述透平膨胀机连接，使得低纯氧膨胀至大气压制冷，用于补充冷量。

优选地，还包括透平膨胀机，所述上塔上端设有污氮气排出口，所述污氮气排出口通过管道依次与所述换热器以及所述透平膨胀机的膨胀端连接，使得污氮气经透平膨胀机膨胀至大气压制冷，用于补充冷量。

优选地，还包括一冷却器；所述上塔的回流液进口通过所述冷却器与所述辅助冷凝器和上塔冷凝蒸发器的液氮出口连接；和/或所述高纯氮气提取口通过所述冷却器与与所述换热器连接；和/或所述污氮气排出口通过所述冷却器与与所述换热器连接。