[发明专利]一种双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置及其生产方法

权利要求书

1.一种双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，其特征在于，包括冷箱(1)和置于所述冷箱(1)内的主换热器(3)、下塔(4)、上塔(7)、第一冷凝蒸发器(5)、第二冷凝蒸发器(6)、过冷器(8)，第一外界管道(9)经过所述主换热器(3)与所述下塔(4)底部的空气进口连接；所述下塔(4)底部的液体空气出口通过管道与所述上塔(7)的中下部连接；所述下塔(4)顶部的氮气出口通过管道分别与所述第二冷凝蒸发器(6)上端、设置于所述上塔(7)底部的所述第一冷凝蒸发器(5)上端连接；所述第一冷凝蒸发器(5)下端、所述第二冷凝蒸发器(6)下端的液氧出口通过管道与所述下塔(4)顶部连接，且所述第一冷凝蒸发器(5)下端、所述第二冷凝蒸发器(6)下端的液氧出口通过管道与所述上塔(7)顶部连接并经过所述过冷器(8)；所述上塔(7)顶部氮气出口通过管道与第二外界管道(10)连接；所述第一冷凝蒸发器(5)的液体出口通过管道与所述第二冷凝蒸发器(6)连接；所述第二冷凝蒸发器(6)的气体出口通过管道与第三外界管道(11)连接。

2.根据权利要求1所述的双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，其特征在于，所述上塔(7)顶部氮气出口通过管道依次经过所述过冷器(8)和所述主换热器(3)与所述第二外界管道(10)连接。

3.根据权利要求1所述的双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，其特征在于，还包括贯穿所述冷箱(1)的膨胀机(2)，所述主换热器(3)中部的气体出口通过管道与所述膨胀机(2)的气体进口连接，所述膨胀机(2)的气体出口通过管道经过所述主换热器(3)与所述第三外界管道(11)连接。

4.根据权利要求1所述的双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，其特征在于，所述主换热器(3)中部的气体出口还通过管道经过所述主换热器(3)与所述第三外界管道(11)连接。

5.根据权利要求1所述的双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，其特征在于，还包括设于各连接管道上的节流阀。

6.采用如根据权利要求1-5任一项所述装置的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：吸附除杂后的空气通过所述第一外界管道(9)进入所述冷箱(1)，并经过所述主换热器(3)降温至露点温度，进入到所述下塔(4)底部，参与所述下塔(4)的精馏；

步骤二：进入所述下塔(4)底部的空气往上升，并与来自所述下塔(4)顶部的往下掉的液体发生热量交换；其中，轻组分的气体在气体中积聚并向所述下塔(4)塔顶上升，重组分的气体在液体中积聚并向所述下塔(4)塔底降落；

步骤三：所述下塔(4)塔顶中的氮气通过管道从所述下塔(4)顶部的氮气出口抽入进入所述第一冷凝蒸发器(5)、所述第二冷凝蒸发器(6)中，且在其冷凝侧液化；

步骤四：所述第一冷凝蒸发器(5)、所述第二冷凝蒸发器(6)冷凝侧流出的液氮汇合成一股液氮，该股液氮的一部分液氮通过管道进入所述下塔(4)塔顶组成所述步骤一中往下掉的液体重新参与所述下塔(4)的精馏；另一部分液氮经过所述过冷器(8)降温，再经过减压后输送所述上塔(7)塔顶，并项所述上塔(7)底部下落参与所述上塔(7)的精馏；

步骤五：所述上塔(7)精馏积聚在所述上塔(7)顶部中的氮气通过所述上塔(7)顶部的氮气出口向第二外界管道(10)输出；

步骤六：所述下塔(4)底部的液体通过所述下塔(4)底部的液氮出口输送所述上塔(7)中部，参与所述上塔(7)的精馏；同时，设置在所述上塔(7)底部的所述第一冷凝蒸发器(5)蒸发侧产生的气体，向所述上塔(7)顶部上升参与所述上塔(7)的精馏；

步骤七：所述第一冷凝蒸发器(5)底部的液体通过液体出口抽出后，经降压送入所述第二冷凝蒸发器(6)；

步骤八：所述第二冷凝蒸发器(6)蒸发侧蒸发产生的气体通过管道依次经过所述主换热器(3)第一次复热、所述膨胀机(2)膨胀降压、所述主换热器(3)第二次复热输入所述第三外界管道(11)。

7.根据权利要求6所述的双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，其特征在于，所述步骤二中，轻组分的气体主要为氮气，重组分的气体主要为氧气、氩气。