[发明专利]一种用原料氮气深冷法生产高纯氮产品的装置及方法

摘要

一种用原料氮气深冷法生产高纯氮产品的装置及方法，所述的装置包括：一个压缩系统，一个精馏塔系统，一个换热系统以及一个膨胀机制冷系统，四者通过管道和阀门相连通，精馏塔系统由一个高纯氮塔、一个塔顶冷凝蒸发器和一个塔底冷凝蒸发器组成；由经所述换热系统换热后的带压氮气作为热源驱动所述高纯氮塔底部液体的蒸发，所述带压氮气被冷凝后的液体与经所述换热系统换热后的带压液氮经节流后作为冷源驱动所述高纯氮塔顶部气体的冷凝，并在高纯氮塔的相应位置获得所需纯度的高纯液氮产品；它具有能生产多种不同纯度要求的液氮产品，减少设备投资，降低设备运行能耗等特点。

主权项

一种用原料氮气深冷法生产高纯氮产品的装置，它至少包括：一个压缩系统，精馏塔系统，一个换热系统以及一个膨胀机制冷系统，四者通过管道和阀门相连通，其特征在于所述的精馏塔系统由一个高纯氮塔（C1）、一个塔顶冷凝蒸发器（K1）和一个塔底冷凝蒸发器（K2）组成；所述塔顶冷凝蒸发器（K1）出口端有两个通道，一个通道通过管道连通排气通道，另一个通道通过管道连通所述高纯氮塔（C1）顶部，即所述精馏塔系统具有供从所述塔顶冷凝蒸发器（K1）出口端出来的不凝气体排放的第一通道；所述精馏塔系统还设置有一供从所述塔顶冷凝蒸发器（K1）出口端出来的冷凝液体回到所述高纯氮塔（C1）顶部的第二通道，所述塔底冷凝蒸发器（K2）冷凝侧的一端通过管道连通主换热器（E1）冷端，所述塔底冷凝蒸发器（K2）冷凝侧的另一端通过管道和阀门连通所述塔顶冷凝蒸发器（K1）的蒸发侧；所述换热系统以及所述膨胀机制冷系统获得的液氮流体可通过管道和阀门连通所述塔顶冷凝蒸发器（K1）的蒸发侧；所述塔顶冷凝蒸发器（K1）的蒸发侧有供从所述塔顶冷凝蒸发器（K1）蒸发的气体引出的通道；所述膨胀机制冷系统由一个或二个带膨胀叶轮的膨胀端（ET）、一个或二个带增压叶轮的增压端（BT）以及其他辅助性部件组成；所述膨胀端（ET）和所述增压端（BT）可以通过单轴直接连接或通过齿轮箱间接连接；所述的换热系统包括一可将纯化、干燥和带压原料氮气（01）的一部分（03）冷却至饱和或近饱和状态的主换热器（E1），所述主换热器（E1）冷端设置有一供从所述主换热器（E1）复热后去原料压缩机（NTC1）或去低压管网或去放空的气体（22）的第一通道，该所述第一通道冷端入口通过管道直接或经过冷器（E2）间接连通所述塔顶冷凝蒸发器（K1）的蒸发侧；所述主换热器（E1）至少设置有一供去所述膨胀端膨胀的气体（09）冷却的第二通道；所述主换热器（E1）至少设置有一供去节流阀（V1）节流的气体（11）冷却的第三通道；所述主换热器（E1）还可设置有一供所述高纯液氮复热的第四通道。