[发明专利]一种双塔制氮装置及方法

权利要求书

1.一种双塔制氮装置，其特征在于，包括：

第一进气管路、第一制氮塔、第二制氮塔、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第一产品管路、废气排放管路、第二进气管路、膨胀机及膨胀机驱动的压缩机；

所述第一制氮塔顶部连接有第一冷凝蒸发器，所述第二制氮塔顶部连接有第二冷凝蒸发器、底部连接有第三冷凝蒸发器；

所述第一进气管路经过所述第一换热器后分为第一支路与第二支路；

所述第一支路与所述第一制氮塔下部的空气入口连接，所述第一制氮塔下部的富氧液空出口通过管道经过所述第三换热器后与所述第一冷凝蒸发器的蒸发侧连接；

所述第二支路与所述第三冷凝蒸发器的冷凝侧入口连接，所述第三冷凝蒸发器的冷凝侧出口通过管道经过所述第三换热器后分为第三支路与第四支路；

所述第三支路与所述第一冷凝蒸发器的蒸发侧连接，所述第一冷凝蒸发器顶部的富氧空气出口通过管道与所述第二制氮塔下部的富氧空气入口连接，所述第一冷凝蒸发器底部的富氧液空出口通过管道与所述第二冷凝蒸发器的蒸发侧连接；

所述第四支路与所述第二制氮塔下部的液空入口连接，所述第二制氮塔上部的氮气出口通过管道依次经过所述第二换热器、第三换热器、第一换热器后与所述第一产品管路连接；

所述第二冷凝蒸发器顶部的富氧空气出口通过管道依次经过所述第二换热器、第三换热器、第一换热器后与所述废气排放管路连接；

所述第二进气管路与所述膨胀机驱动的压缩机入口连接，所述膨胀机驱动的压缩机出口通过管道经过所述第一换热器后与所述膨胀机入口连接，所述膨胀机出口通过管道经过所述第一换热器后与所述第二制氮塔下部的空气入口连接。

2.根据权利要求1所述的双塔制氮装置，其特征在于，所述第三冷凝蒸发器底部的富氧液空出口通过管道经过所述第二换热器后与所述第二冷凝蒸发器的蒸发侧连接。

3.根据权利要求1或2所述的双塔制氮装置，其特征在于：

所述第一制氮塔上部的氮气出口与所述第一冷凝蒸发器的冷凝侧入口通过第一回路连接；

所述第一冷凝蒸发器的冷凝侧出口与所述第一制氮塔上部的液氮入口通过第二回路连接。

4.根据权利要求3所述的双塔制氮装置，其特征在于，所述第二回路上设有第五支路，所述第五支路通过管道经过所述第二换热器后与所述第二制氮塔上部的过冷液氮入口连接。

5.根据权利要求4所述的双塔制氮装置，其特征在于，所述第五支路出所述第二换热器后连接有第二产品管路。

6.根据权利要求4或5所述的双塔制氮装置，其特征在于：

所述第二制氮塔上部的氮气出口与所述第二冷凝蒸发器的冷凝侧入口通过第三回路连接；

所述第二冷凝蒸发器的冷凝侧出口与所述第二制氮塔上部的液氮入口通过第四回路连接。

7.根据权利要求6所述的双塔制氮装置，其特征在于，所述第四回路上设有第六支路，所述第六支路连接有第三产品管路。

8.根据权利要求6所述的双塔制氮装置，其特征在于，所述第二冷凝蒸发器的底部设有排放管路。

9.一种双塔制氮方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

S1、对原料空气进行预处理，得到预定压力的纯化空气，将纯化空气分为第一纯化空气和第二纯化空气两部分；

S2、将步骤S1得到的第一纯化空气导入第一换热器中冷却至预定温度后得到第一冷却空气，所述第一冷却空气分为第二冷却空气和第三冷却空气两部分；

其中，所述第二冷却空气送入第一制氮塔的底部进行精馏，在第一制氮塔的底部得到第一富氧液空，在第一制氮塔的顶部得到第一氮气；

所述第三冷却空气导入第三冷凝蒸发器的冷凝侧被冷凝为第一液空，所述第一液空经第三换热器过冷后为第一过冷液空；

将所述第一过冷液空分为第二过冷液空和第三过冷液空，所述第二过冷液空送入第一冷凝蒸发器的蒸发侧蒸发，所述第三过冷液空送入第二制氮塔的下部进行精馏；

S3、将步骤S1得到的第二纯化空气导入膨胀机驱动的压缩机增压后得到第三纯化空气，所述第三纯化空气进入第一换热器中冷却至预定温度后得到第四冷却空气，所述第四冷却空气导入膨胀机膨胀制冷后得到第五冷却空气，所述第五冷却空气返回第一换热器被继续冷却为第六冷却空气，所述第六冷却空气送入第二制氮塔的下部进行精馏；

S4、将步骤S2得到的第一富氧液空导入第三换热器过冷后得到第一过冷富氧液空，将第一过冷富氧液空送入第一冷凝蒸发器的蒸发侧；

S5、在第一冷凝蒸发器中，所述第一过冷富氧液空和第二过冷液空一起蒸发后得到第一富氧空气，将第一富氧空气送入第二制氮塔的下部参与精馏；在第一冷凝蒸发器的底部抽取少量的第三富氧液空送入第二冷凝蒸发器的蒸发侧；

S6、将步骤S2得到的第一氮气导入第一冷凝蒸发器的冷凝侧被冷凝为第一液氮，所述第一液氮分为第三液氮和第四液氮两部分；所述第三液氮回流至第一制氮塔参与精馏，所述第四液氮送入第二换热器过冷为第一过冷液氮，所述第一过冷液氮分为第二过冷液氮和第三过冷液氮两部分；所述第二过冷液氮作为相对较高压力的产品液氮送出，所述第三过冷液氮送入第二制氮塔的顶部参与精馏；

经过第二制氮塔的精馏，在第二制氮塔的底部得到富氧液空、顶部得到第二氮气；

S7、第二制氮塔底部的富氧液空进入第三冷凝蒸发器后一部分被蒸发为富氧空气返回第二制氮塔参与精馏，一部分从第三冷凝蒸发器的底部抽出得到第二富氧液空，所述第二富氧液空送入第二换热器过冷后得到第二过冷富氧液空，所述第二过冷富氧液空送入第二冷凝蒸发器的蒸发侧；

S8、在第二冷凝蒸发器中，所述第二过冷富氧液空和第三富氧液空一起蒸发后得到第二富氧空气，所述第二富氧空气依次送入第二换热器、第三换热器、第一换热器复热至常温后作为废气送出；在第二冷凝蒸发器的底部抽取少量的第四富氧液空作为富氧介质蒸发的安全排放；

S9、将步骤S6得到的第二氮气分为第三氮气和第四氮气，所述第三氮气导入第二冷凝蒸发器的冷凝侧被冷凝为第二液氮；所述第二液氮分为第五液氮和第六液氮两部分，所述第五液氮回流至第二制氮塔参与精馏，所述第六液氮作为相对较低压力的产品液氮送出；所述第四氮气依次送入第二换热器、第三换热器、第一换热器复热至常温后得到产品氮气送出。