[发明专利]一种空气分离制取氮气的装置和方法

说明书

本发明涉及一种空气分离制取氮气的装置和方法。装置包括下塔、再沸器、上塔、冷凝蒸发器；气源与再沸器相连接，再沸器与下塔相连接，下塔与上塔相连接，下塔分别与冷凝蒸发器、氮气用户相连接，上塔与氮气用户相连接，冷凝蒸发器分别与下塔和上塔相连接。该空气分离制取氮气的装置还包括主换热器、过冷器、液氮过冷器、第一节流阀、第二节流阀、第三节流阀和冷箱、膨胀机。方法为：原料空气送入再沸器中冷却为液体空气后送入下塔中精馏，下塔中得到的液体空气送入上塔中精馏，将下塔中得到的部分氮气送至冷凝蒸发器中冷凝得到液氮并分为两路并分别送入下塔和上塔。本发明能够提高精馏效率和精馏提取率。

技术领域

本发明涉及空气分离技术领域，具体涉及一种通过空气分离方式制取氮气的装置和方法。

背景技术

现有的通过空气分离方式制取氮气的方案多为将原料空气直接送入各个精馏塔中分别进行精馏，这种方案的缺陷在于：精馏效率和提取率相对较低，还有提升的空间，同时氮气产品压力单一，无法满足客户需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提供精馏效率和提取率，并能提供多种压力的氮气产品的空气分离制取氮气的装置和方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

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，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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

一种空气分离制取氮气的方法，采用前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，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；