[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

说明书

本发明涉及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，装置包括冷箱和置于所述冷箱内的主换热器、下塔、上塔、第一冷凝蒸发器、第二冷凝蒸发器、过冷器、膨胀机。本发明利用所述第二冷凝蒸发器的设置，通过多一步的蒸馏即闪蒸，实现富氧气中含氮量的下降，提供了整个系统的氮气提取率；又通过降低所述第二冷凝蒸发器的压力，可在不增加下塔压力的情况下，保证所述第二冷凝蒸发器冷凝蒸发的顺利进行，实现了氮气提取率的提高，单位能耗的降低。

技术领域

本发明涉及了生产高纯氮气领域，尤其涉及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。

背景技术

目前，在低温下采用换热、精馏、正流或返流膨胀、内压缩或外压缩来分离空气得到带压气体产品是众所周知的工业氮气生产技术。

通常的双塔返流方法是：空气经过压缩机压缩，在预冷系统中冷却并在纯化系统中出去水、二氧化碳、乙炔等有害杂质后，进入冷箱中的换热器，被冷却到接近饱和温度，进入下塔底部，参与精馏。在下塔底部得到富氧液空，经过节流阀节流后，输送到上塔，为上塔提供液体。在下塔顶部抽出氮气送入冷凝蒸发器中，在冷凝蒸发器内与液氧换热而冷凝成液氮。一部分液氮成为下塔的回流液，另一部分液氮从下塔引出，经液空过冷器过冷后少部分可作产品外供，大部分经节流膨胀后进入上塔顶部作为回流液。

在上塔底部，得到的是富氧液空，被冷凝蒸发器加热后，变为富氧气，一部分在上塔内作为上升气体参与精馏，另一部分被抽出后进入主换热器复热至约-150℃，再送入膨胀机降压膨胀，富氧气降温降压后，再进入主换热器冷端参与换热。上塔顶部抽出的氮气，经过过冷器回收低温冷量用以冷却下塔抽出的液氮，然后送入主换热器回收冷量。

双塔返流设备可产带压力的氮气，但受限于上塔底部富氧液空中氧气含量较高，上塔压力较高，所以下塔顶部的氮气需要较高的压力才能保证冷凝蒸发器的正常工作。所以能耗较高。

因此，本领域的技术人员致力于开发能耗更低的双塔返流的高纯氮气生产方法。

发明内容

本发明的目的是针对双塔返流流程中，需要较高的下塔压力，进而需要较高的空压机压力等技术问题，通过设置第二个冷凝蒸发器，提供了降低双塔返流流程系统压力及能耗的方法。

本发明提供了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，具体如下：

本发明第一方面是提供了一种双塔返流双冷凝蒸发器高纯氮生产装置，包括冷箱和置于所述冷箱内的主换热器、下塔、上塔、第一冷凝蒸发器、第二冷凝蒸发器、过冷器，第一外界管道经过所述主换热器与所述下塔底部的空气进口连接；所述下塔底部的液体空气出口通过管道与所述上塔的中下部连接；所述下塔顶部的氮气出口通过管道分别与所述第二冷凝蒸发器上端、设置于所述上塔底部的所述第一冷凝蒸发器上端连接；所述第一冷凝蒸发器下端、所述第二冷凝蒸发器下端的液氧出口通过管道与所述下塔顶部连接，且所述第一冷凝蒸发器下端、所述第二冷凝蒸发器下端的液氧出口通过管道与所述上塔顶部连接并经过所述过冷器；所述上塔顶部氮气出口通过管道与第二外界管道连接；所述第一冷凝蒸发器的液体出口通过管道与所述第二冷凝蒸发器连接；所述第二冷凝蒸发器的气体出口通过管道与第三外界管道连接。

进一步地，所述上塔顶部氮气出口通过管道依次经过所述过冷器和所述主换热器与所述第二外界管道连接。

进一步地，还包括贯穿所述冷箱的膨胀机，所述主换热器中部的气体出口通过管道与所述膨胀机的气体进口连接，所述膨胀机的气体出口通过管道经过所述主换热器与所述第三外界管道连接。

进一步地，所述主换热器中部的气体出口还通过管道经过所述主换热器与所述第三外界管道连接。

进一步地，还包括设于各连接管道上的节流阀。

本发明第二方面是提供了双塔返流双冷凝蒸发器生产高纯氮设备的生产方法，包括以下步骤：