[发明专利]一种空气分离制取氮气的装置和方法

权利要求书

1.一种空气分离制取氮气的装置，用于分离气源提供的原料空气而制取氮气并提供给氮气用户，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置包括：下塔、设置于所述下塔底部内的再沸器、上塔、设置于所述上塔底部内的冷凝蒸发器；所述下塔具有液空进口、液空出口、氮气出口、回流液进口，所述再沸器具有空气进口和液空出口，所述上塔具有液空进口、氮气出口、回流液进口，所述冷凝蒸发器具有氮气进口和液氮出口；

所述气源与所述再沸器的空气进口相连接，再沸器的液空出口与所述下塔的液空进口相连接，所述下塔的液空出口与所述上塔的液空进口相连接，所述下塔的氮气出口分为两路并分别与所述冷凝蒸发器的氮气进口、所述氮气用户相连接，所述上塔的氮气出口与所述氮气用户相连接，所述冷凝蒸发器的液氮出口分为两路并分别与所述下塔的回流液进口和所述上塔的回流液进口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括主换热器，所述气源经所述主换热器与所述再沸器的空气进口相连接，所述下塔的氮气出口经所述主换热器与所述氮气用户相连接，所述上塔的氮气出口经所述主换热器与所述氮气用户相连接。

3.根据权利要求1所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述再沸器的空气出口与所述下塔的液空进口之间的第一节流阀。

4.根据权利要求2所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括过冷器，所述下塔的液空出口经所述过冷器与所述上塔的液空进口相连接。

5.根据权利要求4所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述下塔的液空出口与所述上塔的液空进口之间的第二节流阀。

6.根据权利要求2所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括液氮过冷器，所述冷凝蒸发器的液氮出口经所述液氮过冷器与所述上塔的回流液进口相连接，所述上塔的氮气出口经所述液氮过冷器与所述氮气用户相连接。

7.根据权利要求6所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括设置在所述冷凝蒸发器的液氮出口与所述上塔的回流液进口之间的第三节流阀。

8.根据权利要求4所述的一种空气分离制取氮气的装置，其特征在于：所述空气分离制取氮气的装置还包括冷箱、用于为所述冷箱提供所需冷量的膨胀机，所述下塔、所述上塔、所述主换热器、所述过冷器均设置在所述冷箱中；所述上塔还具有富氧气体出口，所述膨胀机具有进气口和出气口，所述富氧气体出口经所述过冷器、所述主换热器与所述膨胀机的进气口相连接，所述膨胀机的出气口经所述主换热器连接至所述冷箱外。

9.一种空气分离制取氮气的方法，采用如权利要求1所述的空气分离制取氮气的装置，用于分离气源提供的原料空气而制取氮气并提供给氮气用户，其特征在于：所述空气分离制取氮气的方法包括以下步骤：

步骤1：将所述原料空气送入所述再沸器中冷却为液体空气；

步骤2：将在所述再沸器中冷却得到的液体空气送入所述下塔中进行精馏，得到液体空气和氮气；

步骤3：将在所述下塔中得到的液体空气送入所述上塔中进行精馏，得到富氧液空和高纯度氮气，将所述下塔中得到的氮气分为两路，一路送至所述氮气用户，另一路送入所述冷凝蒸发器中冷凝为液氮；

步骤4：将在所述冷凝蒸发器中冷凝得到的液氮分为两路并分别送入所述下塔和所述上塔作为回流液参与精馏，将在所述上塔中得到的高纯度氮气送至所述氮气用户。