[发明专利]高低温双膨胀节能型制氮装置及制氮方法

权利要求书

1.高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：包括预冷换热器(3)和与预冷换热器(3)连接的冷箱(5)，冷箱(5)包括主换热器(6)、精馏塔(7)、冷凝蒸发器(8)、过冷器(9)、高温增压透平膨胀机(10)，主换热器(6)均与精馏塔(7)、冷凝蒸发器(8)、过冷器(9)、高温增压透平膨胀机(10)连接，精馏塔(7)均与冷凝蒸发器(8)、过冷器(9)连接，冷凝蒸发器(8)与过冷器(9)连接。

2.根据权利要求1所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：主换热器(6)包括第一管路(11)、第二管路(12)、第三管路(13)、第四管路(14)，过冷器(9)包括第五管路(15)、第六管路(16)、第七管路(17)，精馏塔(7)设有入口、气体输出口和液体输出口，冷凝蒸发器(8)设有入口、气体输出口和液体输出口。

3.根据权利要求2所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：高温增压透平膨胀机(10)包括第一增压端(21)和第一膨胀端(23)，第一增压端(21)与第一膨胀端(23)通过轴(25)连接，第一增压端(21)包括进口端，第一增压端(21)的进口端与第一管路(11)的出口连接，第一管路(11)的入口与精馏塔(7)的气体输出口连接。

4.根据权利要求3所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：第一膨胀端(23)包括进口端和出口端，第一膨胀端(23)的进口端与第四管路(14)的出口连接，第一膨胀端(23)的出口端通过管道与第八管路(18)的入口连接，第一膨胀端(23)的出口端通过管道与第三管路(13)的入口连接。

5.根据权利要求2所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：第四管路(14)的入口与第六管路(16)的出口连接，第六管路(16)的入口与冷凝蒸发器(8)的气相输出口连接。

6.根据权利要求1所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：冷箱(5)还包括低温膨胀机(20)，低温膨胀机(20)均与过冷器(9)、主换热器(6)连接。

7.根据权利要求2所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：第二管路(12)的出口通过管路与精馏塔(7)的入口连接；第七管路(17)的入口通过管道与精馏塔(7)的液相输出口连接，第七管路(17)的出口通过管道与冷凝蒸发器(8)的入口连接，精馏塔(7)的气相输出口通过管道与冷凝蒸发器(8)的入口连接，冷凝蒸发器(8)的液相输出口通过管道与精馏塔(7)的塔顶连接。

8.根据权利要求1所述的高低温双膨胀节能型制氮装置，其特征在于：还包括过滤器(1)、与过滤器(1)连接的空压机(2)和与预冷换热器(3)连接的纯化装置(4)，预冷换热器(3)与空压机(2)连接，预冷换热器(3)通过纯化装置(4)与冷箱(5)连接。

9.高低温双膨胀节能型制氮方法，包括权利要求8所述的制氮装置，其特征在于：包括以下步骤：

a.将原料空气经过滤器(1)过滤，过滤掉杂质后再进入空压机(2)，在空压机(2)中压缩到7bar至10bar，压缩后进入预冷换热器(3)，在预冷换热器(3)中被冷却并分离出游离水后，再进入纯化装置(4)；在纯化装置(4)中清除掉水分和二氧化碳，得到净化空气；

b.将步骤a中得到的净化空气输送到冷箱(5)中的主换热器(6)进行冷却，冷却后进入精馏塔(7)中进行精馏；从精馏塔(7)的气相输出口得到氮气流股，该氮气流股分为两股，其中一股氮气流股经过主换热器(6)的复热后再进入高温增压透平膨胀机(10)，经高温增压透平膨胀机(10)增压后得到的氮气流股作为产品供客户使用；从精馏塔(7)的液相输出口得到富氧液空；

c.将步骤b中得到的富氧液空经过冷器(9)过冷后再进入冷凝蒸发器(8)中，在冷凝蒸发器(8)中富氧液空被汽化成压力富氧空气；压力富氧空气经过冷器(9)复热后再进入主换热器(6)中，压力富氧空气经主换热器(6)复热后分为两股，其中一股压力富氧空气在主换热器(6)上部引出进入高温增压透平膨胀机(10)中进行膨胀，膨胀后得到富氧空气，将富氧空气分成两股，其中一股富氧空气进入预冷换热器(3)进行冷却后放空；另一股富氧空气与经过冷器(9)复热后的富氧空气汇合得到富氧空气后再进入主换热器(6)中进行复热，复热后得到的富氧空气流出冷箱(5)进入纯化装置(4)作为再生原料空气。

10.根据权利要求9所述的高低温双膨胀节能型制氮方法，其特征在于：从精馏塔(7)的气相输出口得到氮气流股，另一股氮气流股进入冷凝蒸发器(8)被冷凝成液氮，液氮再返回到精馏塔(7)的塔顶作为回流液参入精馏。