[发明专利]一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置及其使用方法

权利要求书

1.一种使用单个精馏塔生产纯氮的装置，该装置由空压机（3）、预冷纯化系统、循环氮气增压机（21）、冷箱系统组成，相互之间通过管道进行连接，其中预冷纯化系统由空冷塔（4）、水冷塔（5）、冷却水泵（7）、冷冻水泵（9）、冷水机组（10）、分子筛吸附器（12）和再生加热器（38）组成，所述冷箱系统由板式换热器（14）、低压精馏塔（15）、膨胀机增压端（18）、增压端后冷却器（19）、冷凝蒸发器（22）、膨胀机膨胀端（26）、气液分离器（28）和液氮过冷器（32）组成，其特征在于：所述空压机（3）前方设有空气过滤器（2），后方设置预冷纯化系统，空气通过空气过滤器（2）进入空气透平压缩机（3）内压缩至约4bar后，送入预冷纯化系统，空气在预冷纯化系统内经空冷塔（4）冷却，分子筛（12）除杂后，进入冷箱系统，空气经板式换热器（14）冷却至接近饱和后，进入低温精馏塔（15）精馏后获得低压氮气及液空，该股低压氮气通过换热器（14）复热出冷箱，一部分去膨胀机增压端（18）增压后作为产品，一部分进入循环氮气压缩机（21），氮气经循环氮气压缩机（21）加压后，一部分作为产品，一部分返回换热器（14）作为膨胀量。

2.根据权利要求1所述的使用单个精馏塔生产纯氮的装置，其特征在于：所述低压精馏塔底部获得低压富氧液空（17）顶部获得低压氮气（16），富氧液空（17）节流至常压后送入冷凝蒸发器（22）的蒸发侧，与低压精馏塔（15）顶部的低压氮气换热后气化得到污氮气（23），低压氮气（16）经板式换热器（14）复热至常温后出冷箱，分为两股：一股去膨胀机增压端（18）继续增压至5-6公斤，进入增压端后冷却器（19），冷却至常温后作为低压氮气产品（20）送入用户产品氮气管网；一股去循环氮气压缩机（21）继续增压。

3.根据权利要求2所述的使用单个精馏塔生产纯氮的装置，其特征在于：所述去循环氮气增压机（21）的低压氮气增压至约40公斤后分为两部分，一部分作为中压氮气产品（24）送入用户管网中，一部分作为中压膨胀量（25）去板式换热器（14）与返流污氮换热后，从换热器中部抽出去膨胀机膨胀端（26），膨胀后的带液氮气(27)送入气液分离器（28），分离得到液氮（29）和低压氮气（30）。

4.根据权利要求3所述的使用单个精馏塔生产纯氮的装置，其特征在于：所述液氮（29）分为两部分，一部分作为回流液氮（31），返流回低压精馏塔参与精馏，一部分去液氮过冷器（32），过冷后的液氮（33）分为两部分，一部分作为液氮产品（34），一部分作为过冷器冷源氮气（35）节流至常压，返流与液氮（32）换热后，与污氮气（23）并流得到污氮气（36）。

5.根据权利要求4所述的使用单个精馏塔生产纯氮的装置，其特征在于：所述污氮气（36）经板式换热器（14）复热后出冷箱，分为两股，一股作为分子筛再生气源（37）去再生加热器（38），一股作为水冷塔用污氮气（8）。