[发明专利]制造超高纯氮的方法和设备

权利要求书

1．一种制取超高纯氮的方法包括：

(1)在一精馏塔中利用低温精馏工艺精馏空气，以制取一种包含其中内含丰富轻元素的高纯氮汽的塔顶馏出物；

(2)部分地冷凝一塔顶馏出物流，使该物流包含一内含很少轻元素的液相和一内含丰富轻元素的气相；以及

(3)从该精馏塔引出由超高纯液氮组成产品流，

其特征在于，在步骤(2)与(3)之间还包括如下两个步骤，即

从塔顶馏出物流中分离出气相；以及

在从塔顶馏出物流分离气相后，将该塔顶馏出物流作为回流返回到精馏塔，并在精馏塔中从该回流中将轻元素汽提掉，以制取超高纯液氮。

2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，用一种汽提气从产品流中汽提掉更多的轻元素，以进一步纯化产品流，从而产生一种更纯的产品流。

3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，

通过将产品流送入汽提塔之顶部，和将气提气从产品流下方送入汽提塔而从产品流中汽提掉更多的轻元素，从而在汽提塔之底部产生更纯的超高纯液氮，还产生一种汽提塔顶馏出物；以及

从汽提塔之底部引出更纯的超高纯液氮，形成更纯的产品流。

4．如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

从汽提塔之顶部引出汽提塔顶馏出物流；以及

将汽提塔顶馏出物流再压缩至精馏塔压力，并将它送入精馏塔中，以提高更纯的产品流的回收率。

5．如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

从汽提塔引出汽提塔顶馏出物流；

部分地冷凝汽提塔顶馏出物流，以在该汽提塔顶馏出物流中产生分别含很少轻元素和富丰轻元素的液相和气相；

从汽提塔顶馏出物流中分离气相；以及

在从汽提塔顶馏出物流中分离出气相之后，将汽提塔顶馏出物流送入汽提塔，在汽提塔中用汽提气汽提，以提高产品流的生产率。

6．如权利要求3所述的方法，其特征在于，

精馏塔还产生一种工作液体；以及

该方法还包括：

从汽提塔引出汽提塔顶馏出物流；

从精馏塔引出由工作液体组成的工作液流；

在部分地汽化工作液流的同时，部分地冷凝汽提塔顶馏出物流，以在汽提塔顶馏出物流内产生分别内含很少轻元素和丰富轻元素的液相和气相；

从汽提塔顶馏出物流中分离气相；

在从汽提塔顶馏出物流中分离出气相后，将汽提塔顶馏出物送到汽提塔，在汽提塔中用汽提气汽提，以提高更纯产品流的生产率；

从部分地汽化的液态产品流中回收制冷潜能；以及

将回收的制冷潜能送回到低温精馏工艺中，以提高产品流的生产率，因此也提高更纯的产品流的生产率。

7．如权利要求1所述的方法，其特征在于，低温精馏工艺包括：

在精馏塔中产生一种包括富氧液的塔残渣；

从精馏塔引出由塔残渣组成的废流；以及

一废流再压缩循环，它包括：

将该废流分成两个废流支流；

压缩两个中的一个废流支流，冷却该被压缩的废流支流，并将该被压缩的废流支流送入精馏塔中，以提高在精馏塔中的超高纯液氮的生产率，从而提高产品流的生产率；

将另一废流支流与一由从塔顶馏出物流分离出的气相组成的富含轻元素的气流相合并，以形成一合成的废流；

部分地加热该合成的废流，然后使该部分地加热的合成废流经发动机而膨胀，通过作功来产生低温精馏工艺所需的制冷作用；

在压缩该部分地被加热的合成废流的过程中回收一部分膨胀功；以及

将来自低温精馏工艺的膨胀功的剩余部分耗散掉。

8．如权利要求7所述的方法，其特征在于，

在从精馏塔引出产品流之后，将产品流送入汽提塔之顶部并将汽提气从产品流下方送入汽提塔，使产品流得以进一步纯化，从而在汽提塔之底部产生更纯的超高纯液氮，还产生汽提塔顶馏出物；

从汽提塔之底部引出更纯的超高纯液氮，产生更纯的产品流；以及

合成废流还可通过将汽提塔顶馏出物与另一部分废流和富含轻元素的气流相合并而形成。