[发明专利]一种小型深冷双塔制氮设备及方法

权利要求书

1.一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，其特征在于：

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。

2.根据权利要求1所述的小型深冷双塔制氮设备，其特征在于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。

3.一种利用权利要求1或2所述小型深冷双塔制氮设备生产氮气的方法，其特征在于：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。