[发明专利]一种制氮设备及其制氮方法

说明书

本发明公开了一种制氮设备及其制氮方法，所述制氮设备包含有依次连通的自洁式空气过滤器、空气压缩机、纯化器和分馏塔；所述空气压缩机与纯化器之间设置有管壳式换热器和板翅式换热器；所述管壳式换热器利用循环冷却水作为第一冷源，能将空气压缩机排出的40°空气冷却至35°；所述板翅式换热器用分馏塔污氮旁通混合的15‑20°的回流污氮气作为第二冷源，与35°空气换热，使35°空气温度降低至20°；本发明设备成本低，能耗低，节能性能好，占地面积小；同时，去除了现有技术中的阀门及用电设备，使得设备更加经济、稳定和可靠；所述制氮设备的制氮方法简单可靠，成本低。

技术领域

本发明涉及一种制氮设备及其制氮方法的改进，特别是一种设备成本低、能耗低、占地面积小且运行更加稳定的制氮设备及其制氮方法。

背景技术

随着国内经济水平的发展，各行各业都离不开气体工业与低温技术，石化行业、电子行业及多晶硅等工业的发展需要的氮气产品也越来越多；空分的广泛应用也对空分设备提出了严格的要求：一方面，要使设备更加安全、可靠、稳定的运行；另一方面，能耗考核及设备运行成本也越来越被重视；但是现有的制氮设备，根据空压机排气量的不同，通常选用空冷塔+水冷塔或者预冷机的模式来作为空气预冷设备；但是空冷塔+水冷塔的模式占地面积大，工艺复杂，维护成本高；采用预冷机作为空气预冷设备，设备成本高，能耗高。

为此，我们研发了一种设备成本低、能耗低、占地面积小且运行更加稳定的制氮设备及其制氮方法。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种设备成本低、能耗低、占地面积小且运行更加稳定的制氮设备及其制氮方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种制氮设备，包含有依次连通的自洁式空气过滤器、空气压缩机、管壳式换热器、板翅式换热器、纯化器和分馏塔；所述自洁式空气过滤器用于将原料空气中的杂质过滤掉；所述空气压缩机能将经过自洁式空气过滤器过滤的空气压缩至设定压力，然后进管壳式换热器进行初步降温，接着再进板翅式换热器进行第二次降温，再进纯化器进行纯化，再然后进分馏塔，制备氮气。

优选的，所述管壳式换热器利用循环冷却水作为第一冷源；所述分馏塔膨胀后的污氮气在进入主换热器复热前，取部分污氮气，直接与复热后的污氮气混合，将流出分馏塔的污氮气温度降低至15-20°；所述15-20°污氮气回流至板翅式换热器内充当第二冷源。

优选的，所述管壳式换热器利用循环冷却水作为第一冷源，能将空气压缩机排出的40°空气冷却至35°；所述分馏塔膨胀后的污氮气在进入主换热器复热前，取部分污氮气，直接与复热后的污氮气混合，将流出分馏塔的污氮气温度降低至17°；所述17°污氮气回流至板翅式换热器内充当第二冷源；第二冷源与35°空气换热，使35°空气温度进一步降低至20°。

优选的，所述板翅式换热器外采用保冷结构。

优选的，所述保冷结构为具有绝热效果的外壳或保温棉或聚氨酯。

优选的，制氮设备的制氮方法，包含以下步骤：

步骤1：原料空气经自洁式空气过滤器去除杂质后由空气压缩机压缩至设定压力，并进入管壳式换热器；

步骤2：管壳式换热器内利用循环冷却水作为第一冷源，将空气压缩机排出的40°空气冷却至35°，并进入板翅式换热器；同时，分馏塔内的污氮气在进入主换热器复热前，取部分污氮气，直接与复热后的污氮气混合，将流出分馏塔的污氮气温度降低至17°，这股污氮气回流到板翅式换热器内充当第二冷源；

步骤3：在板翅式换热器内，17°的污氮气与35°空气换热，使得35°空气温度降低至20°，并进入纯化器；

步骤4：在纯化器中吸附掉原料空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔；