[发明专利]从空气中产生氮的方法和装置

权利要求书

1、一种在超大气压力下从空气中回收基本上很纯的氮产品的方法，其特征在于该方法包含的步骤有：

(a)对气态的馈入空气进行压缩；

(b)在热交换器中通过与富氧产品流和氮产品流进行热交换而使压缩过的空气冷却；

(c)将冷却和压缩过的空气引入单蒸馏塔的中间级；

(d)从蒸馏塔中将基本上很纯的顶部气态氮产品和底部液态富氧产品分离；

(e)使基本上全部的底部液态富氧产品和一部分顶部气态氮产品进入一冷凝器，并在其中使底部产品和顶部产品间接地进行热交换，从而分别沸腾为气态富氧流和冷凝为液态氮流；

(f)使上述液态氮流的主要部分再循环到蒸馏塔的顶部以作为回流；

(g)对上述富氧气流的至少第一部分进行压缩，并使压缩过的富氧气流再循环到蒸馏塔的底部，从而提高从空气中对氮产品的回收；

(h)在热交换器中经与压缩过的空气进行热交换而使顶部气态氮产品的其余部分加温；

(i)从热交换器中回收加过温的顶部氮产品作为基本上很纯的氮产品；

且该方法还包括在一膨胀装置中使从冷凝器出来的富氧气流的第二部分进行膨胀，从而产生功输出以为本方法提供致冷。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含通过在可逆式热交换器中沉淀杂质而使步骤（b）的压缩过的空气纯化。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含回收一小部分从冷凝器出来的液体氮流作为氮产品。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于上述第二部分是与从冷凝器出来的富氧气流的第三部分合并后进行膨胀的，且该第三部分在合并前还在热交换器中经与压缩过的空气进行热交换而加温。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于只有上述第二部分中的一部分进行膨胀，而上述第二部分中的其余部分绕过膨胀装置。

6、如权利要求1所述的方法，其特征在于在基本环境温度之下对步骤（g）的富氧气流的第一部分进行压缩。

7、如权利要求1所述的方法，其特征在于在约为在蒸馏塔的温度附近对步骤（g）的富氧气流的第一部分进行压缩。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含利用从膨胀装置所得到的一部分功输出，对再循环到蒸馏塔底部的富氧气流的第一部分进行压缩。

9、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含从本方法中将膨胀装置所产生的部分功输出移开。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于将上述部分功输出作为热或功转移到周围环境之中。

11、如权利要求1所述的方法，其特征在于利用上述膨胀装置的全部功输出对再循环到蒸馏塔的底部的富氧气流的第一部分进行压缩，且本方法还包含从外部源向本方法加致冷。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于向本方法加致冷的步骤包含将液态氮加给蒸馏塔。

13、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包含在热交换器外部使气态的馈入空气纯化。

14、如权利要求13所述的方法，其特征在于上述外部纯化是用含沸石材料的可再生的分子筛进行的。

15、如权利要求1所述的方法，其特征在于将步骤（g）的富氧气流压缩到一比蒸馏塔的压力稍大的压力上。

16、一种从空气中产生氮产品的装置，包含：

（a）增大气态的馈入空气的压力的第一压缩机;

（b）使高压空气经与蒸馏过的馈入空气的产品进行热交换而冷却的第一热交换器;

（c）使冷却后的空气分离成基本上很纯的顶部气态氮产品和底部液态富氧产品的蒸馏塔;

（d）至少部分地使顶部气态氮产品冷凝以形成液态氮流并经与底部液态富氧产品进行间接热交换而形成富氧气流的冷凝器;

（e）使从冷凝器来的富氧气流的至少第一部分进行增压的第二压缩机;

其特征还包含：

（f）使冷的液态氮流的主要部分作为回流从冷凝器返回到蒸馏塔的第一再循环装置;

（g）使经第二压缩机增压后的高压富氧气流返回到蒸馏塔的底部从而增大氮产品回收的第二再循环装置;

（h）使从冷凝器出来的富氧气流的第二部分进行膨胀，从而产生功输出以提供致冷的膨胀装置;

其中氮产品是从第一热交换器回收的。