[发明专利]一种制取低压氮气的装置及方法

权利要求书

1.一种制取低压氮气的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：对原料空气进行预处理，以得到预定压力的纯化空气；

S2：将步骤S1得到的纯化空气导入换热器中冷却至预定温度后得到第一冷却空气；

S3：将第一冷却空气导入膨胀机膨胀制冷后得到第二冷却空气；

S4：将第二冷却空气导入换热器继续冷却为温度更低的第三冷却空气；

S5：将第三冷却空气送入制氮塔的下部进行精馏；

经过制氮塔的精馏，在制氮塔的上部得到预定压力的低压氮气，在制氮塔下部得到富氧液空；

S6：将制氮塔上部的低压氮气分为第一低压氮气和第二低压氮气两部分；

将第一低压氮气送入制氮塔上部的氮塔冷凝器后，第一低压氮气被冷凝为冷凝液氮，再将冷凝液氮分为第一冷凝液氮和第二冷凝液氮两部分；第一冷凝液氮回流至制氮塔上部，为制氮塔精馏提供回流液，第二冷凝液氮作为产品液氮送出；

第二低压氮气进入换热器复热至常温，得到第三低压氮气，再将第三低压氮气分为第四低压氮气和第五低压氮气两部分；

第四低压氮气进入膨胀机驱动的压缩端被增压为预定压力的产品氮气后送出；

S7：将制氮塔下部的富氧液空分为第一富氧液空和第二富氧液空；

第一富氧液空被制氮塔下部的氮塔蒸发器蒸发后，为制氮塔精馏提供上升气；

第二富氧液空被从氮塔蒸发器的底部取出后，进入换热器冷却为过冷富氧液空；

再将过冷富氧液空作为冷源送入制氮塔上部的氮塔冷凝器；

其中，将步骤S6得到的第五低压氮气送入氮压机增压，第五低压氮气增压后冷却得到增压氮气，然后增压氮气返回换热器冷却为低温氮气，再将低温氮气作为热源送入氮塔蒸发器的冷凝侧入口。

2.根据权利要求1所述的制取低压氮气的方法，其特征在于，所述低温氮气进入氮塔蒸发器后被冷凝为第三冷凝液氮，将第三冷凝液氮送入制氮塔的上部，第三冷凝液氮与第一冷凝液氮一起为制氮塔精馏提供回流液。

3.根据权利要求1所述的制取低压氮气的方法，其特征在于，在氮塔冷凝器的底部抽取一部分冷凝得到的富液氧作为氧蒸发安全排放，另一部分的富液氧被蒸发为常压的富氧空气；富氧空气进入换热器回收冷量，复热至常温后送出。

4.一种制取低压氮气的装置，其采用如权利要求1所述的制取低压氮气的方法制备低压氮气，其特征在于，制取低压氮气的装置包括：通过管道和阀门连接的膨胀机、换热器、制氮塔、氮塔冷凝器和氮塔蒸发器；

所述制氮塔的下部设有空气入口，上部连接有液氮导出管和氮气导出管；

所述氮塔冷凝器设置于所述制氮塔的上部，所述氮塔冷凝器的蒸发侧连接有富氧空气导出管；

所述氮塔蒸发器设置于所述制氮塔的下部；

所述富氧空气导出管经过所述换热器；

所述氮气导出管经过所述换热器后与膨胀机驱动的压缩端连接；

所述制取低压氮气的装置还包括用于连接所述制氮塔的上部和下部的冷源回收管；

所述冷源回收管经过所述换热器。

5.根据权利要求4所述的制取低压氮气的装置，其特征在于，所述制取低压氮气的装置还包括氮气回收管、氮压机和热源回收管；

所述氮气导出管、氮气回收管、氮压机和热源回收管依次连通；

所述氮气回收管连接在所述氮气导出管上，所述热源回收管连接在所述氮塔蒸发器的冷凝侧入口；所述氮塔蒸发器的冷凝侧出口连接有液氮提升管，所述液氮提升管的出口连接在所述制氮塔的上部；

所述氮气导出管经过所述换热器；

所述热源回收管经过所述换热器。

6.根据权利要求5所述的制取低压氮气的装置，其特征在于，所述制取低压氮气的装置还包括进气管和出气管；

所述进气管、膨胀机、出气管和空气入口依次连通；

所述进气管经过所述换热器；

所述出气管经过所述换热器。

7.根据权利要求4所述的制取低压氮气的装置，其特征在于，所述冷源回收管上设置有节流阀。