[发明专利]一种带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮系统及制氮方法

权利要求书

1.一种带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮系统，其特征在于：包括空气过滤器、空气压缩机、空冷塔、分子筛、主换热器、高压精馏塔、冷凝蒸发器、低压精馏塔、一号过冷器、二号过冷器、三号过冷器、液氮泵和膨胀机；空气过滤器的出口与空气压缩机的进口连接，空气压缩机的出口与空冷塔的空气进口连接，空冷塔的空气出口与分子筛的进口连接，分子筛的出口与主换热器的热流体入口连接，主换热器的热流体出口分别与高压精馏塔的空气入口和膨胀机的进口连接，膨胀机的出口与主换热器的冷流体进口连接，主换热器的冷流体出口与分子筛的再生气入口连接；高压精馏塔的氮气出口分别与主换热器的冷流体入口和冷凝蒸发器的热流体入口连接，主换热器的冷流体出口与用户管网连接，冷凝蒸发器的热流体出口与高压精馏塔的回流液入口连接；高压精馏塔的富氧液空出口与一号过冷器的热流体进口连接，一号过冷器的热流体出口与低压精馏塔的富氧液空进口连接；低压精馏塔的液氮出口与液氮泵的进口连接，液氮泵的出口与二号过冷器的冷流体进口连接，二号过冷器的冷流体出口与高压精馏塔的液氮进口连接；低压精馏塔的富氧液空出口与冷凝蒸发器的冷流体入口连接，冷凝蒸发器的冷流体出口与二号过冷器的热流体进口连接，二号过冷器的热流体出口与三号过冷器的热流体入口连接，三号过冷器的热流体出口与低压精馏塔的冷凝器连接；低压精馏塔的富氧气出口与三号过冷器的冷流体入口连接，三号过冷器的冷流体出口与一号过冷器的冷流体入口连接，一号过冷器的冷流体出口与主换热器的冷流体入口连接；低压精馏塔的富氧液空出口与主换热器的冷流体入口连接。

2.根据权利要求1所述的带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮系统，其特征在于：还包括补水泵，补水泵与空冷塔的冷却水进口连接。

3.根据权利要求1所述的带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮系统，其特征在于：还包括电加热器，电加热器的入口与主换热器的冷流体出口连接，电加热器的出口与分子筛的再生气入口连接。

4.根据权利要求1所述的带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮系统，其特征在于：所述的高压精馏塔和低压精馏塔均采用规整填料塔。

5.一种带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮方法，其特征在于：采用权利要求1-4任一权利要求所述的带泵双塔精馏及低温正流膨胀制氮系统进行制氮，流程为：

S1、原料空气从空气过滤器的进口进入，依次经过空气过滤器过滤、空气压缩机压缩、空冷塔冷却、分子筛纯化后，进入主换热器，一部分空气被冷却到饱和温度后，进入高压精馏塔底部参与精馏，一部分空气被冷却后进入膨胀机膨胀后返回主换热器提供冷量，这部分复热后的空气进入分子筛作为再生气；

S2、经过精馏，在高压精馏塔顶部获得产品氮气，一部分经主换热器复热至常温后送至用户管网，一部分进入冷凝蒸发器，与低压精馏塔获得的富氧液空进行换热，冷凝得到的液氮作为高压精馏塔的回流液参与精馏；在高压精馏塔得到富氧液空，富氧液空经一号过冷器过冷后进入低压精馏塔再次精馏；

S3、在低压精馏塔获得纯液氮，纯液氮经液氮泵增压、二号过冷器换热后送入高压精馏塔参与精馏；低压精馏塔的富氧液空进入冷凝蒸发器作为冷源；冷凝蒸发器的富氧液空依次经过二号过冷器、三号过冷器过冷后送入低压精馏塔的冷凝器作为冷源冷凝低压精馏塔的塔顶氮气，而这股富氧液空本身被气化，气化后生成的富氧气依次返回三号过冷器、一号过冷器、主换热器回收冷量复热成常温的富氧气，未被气化的富氧液空送至主换热器回收冷量复热成常温的富氧气，这两股富氧气进入分子筛作为再生气。