專利名稱：雙膨脹機中壓液化設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種深冷空氣分離設備中的液化設備，尤其涉及一種雙 膨脹機中壓液化設備。
背景技術：
液化設備是空氣分離設備的一種變型?？諝夥蛛x設備的主要產(chǎn)品是氧氣 和氮氣。氧氣是地球上一切有生命的機體賴以生存的物質，它很容易與其他 物質發(fā)生氧化反應，并放出大量的熱量。因此，氧氣作為氧化劑和助燃劑在 冶金、化工、能源、機械、國防工業(yè)等部門得到廣泛應用。氮氣的化學性質 不活潑，在平常的狀態(tài)下有很大的惰性，不容易與其它物質發(fā)生化學反應。 因此，氮氣在冶金、電子化學工業(yè)中廣泛地用來做保護氣。而低溫液體在存 儲與運輸方面具有優(yōu)越性，因此低溫液氮與液氧的需求越來越多。而液化設 備將放散的氮氣回收，可節(jié)省成本。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種雙膨脹機中壓液化設備，其將第一、第二增 壓透平膨脹裝置高效串聯(lián)，對輸入的氮氣繼續(xù)進行兩次增壓，氮氣液化效率 增加；同時采用了全自動系統(tǒng)，自動化水平高，減少了工人勞動強度。
本實用新型的技術方案是 一種雙膨脹機中壓液化設備，包括冷箱，設 置在冷箱外的氮氣壓縮機，增壓透平膨脹裝置，以及設置在冷箱內(nèi)的主換熱 器、液氮分離器和將液氮分離器分離出來的液氮進行過冷并輸出冷箱外的過 冷器，所述增壓透平膨脹裝置包括共軸分別設置在冷箱內(nèi)外的透平膨脹機和 增壓機，所述氮氣壓縮機包括對外部輸入的氮氣進行壓縮的原料氮氣壓縮 機、對經(jīng)過原料氮氣壓縮機的氣體進行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機，所述增壓 透平膨脹裝置包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機的氣體分別進行熱端膨脹和一次 增壓的第一增壓透平膨脹裝置、對一次增壓的氣體進行二次增壓并對二次增 壓的一部分氣體進行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置，所述液氮分離器對 二次增壓的另一部分氣體進行液氮分離，所述主換熱器對經(jīng)過二次增壓的氣 體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進行換熱。
本實用新型進一步的技術方案是 一種雙膨脹機中壓液化設備，包括冷 箱，設置在冷箱外的氮氣壓縮機，增壓透平膨脹裝置，以及設置在冷箱內(nèi)的主換熱器、液氮分離器和將液氮分離器分離出來的液氮進行過冷并輸出冷箱 外的過冷器，所述增壓透平膨脹裝置包括共軸分別設置在冷箱內(nèi)外的透平膨 脹機和增壓機，所述氮氣壓縮機包括對外部輸入的氮氣進行壓縮的原料氮氣 壓縮機、對經(jīng)過原料氮氣壓縮機的氣體進行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機，所述 增壓透平膨脹裝置包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機的氣體分別進行熱端膨脹和 一次增壓的第一增壓透平膨脹裝置、對一次增壓的氣體進行二次增壓并對二 次增壓的一部分氣體進行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置，所述液氮分離 器對二次增壓的另一部分氣體進行液氮分離，所述主換熱器對經(jīng)過二次增壓 的氣體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進行換熱。
所述第二增壓透平裝置的增壓機前后設有分別對一次增壓和二次增壓 后的氣體進行冷卻的熱端增壓后冷卻器和冷端增壓后冷卻器。
所述循環(huán)氮氣壓縮機的輸出端進入主換熱器換熱并從主換熱器上部出 來再與第一增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機的輸出端經(jīng)過主換熱器 后與循環(huán)氮氣壓縮機的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機的輸出端經(jīng)過主換熱器 后與冷箱外的空氣連通。
所述第二增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機的輸出端還與液氮分離器的 上部連通。
經(jīng)液氮分離器分離的液氮部分直接進入過冷器，另一部分氣化后進入過 冷器再經(jīng)過主換熱器后輸入到原料氮氣壓縮機的輸入端。 本實用新型優(yōu)點是
1. 本實用新型采用全自動系統(tǒng)，自動化水平髙，減少了工人勞動強度。
2. 本實用新型第一、第二增壓透平膨脹裝置髙效串聯(lián)，對輸入的氮氣 繼續(xù)進行兩次增壓，使得液化效率增加。


圖1為本實用新型具體實施例的結構示意圖。
其中l(wèi)冷箱；2主換熱器3液氮分離器；4過冷器；5增壓透平膨脹 裝置；6增壓機；7透平膨脹機；8原料氮氣壓縮機；9循環(huán)氮氣壓縮機；10 第一增壓透平膨脹裝置；11第二增壓透平膨脹裝置；12熱端增壓后冷卻器；13冷端增壓后冷卻器；14用戶低壓管網(wǎng)。
具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述-
實施例如圖1所示， 一種雙膨脹機中壓液化設備，包括冷箱l,設置 在冷箱l外的氮氣壓縮機，增壓透平膨脹裝置5，以及設置在冷箱l內(nèi)的主 換熱器2、液氮分離器3和將液氮分離器3分離出來的液氮進行過冷并輸出 冷箱1外的過冷器4,所述增壓透平膨脹裝置5包括共軸分別設置在冷箱1 內(nèi)外的透平膨脹機7和增壓機6，增壓機6由透平膨脹機7驅動，消耗掉透 平膨脹機7所輸出的功，同時增壓。
其中冷箱內(nèi)管道進行應力分析，管道布置采用自補償形式，采用了鋁合 金材料。主換熱器2采用了長板式換熱器，使熱端溫差控制在小于3'C,減 少冷量損失，降低能耗。
所述氮氣壓縮機包括對外部輸入的氮氣進行壓縮的原料氮氣壓縮機8、 對經(jīng)過原料氮氣壓縮機8的氣體進行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機9，所述增壓 透平膨脹裝置5包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機9的氣體分別進行熱端膨脹和一 次增壓的第一增壓透平膨脹裝置10、對一次增壓的氣體進行二次增壓并對 二次增壓的一部分氣體進行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置11,所述液 氮分離器3對二次增壓的另一部分氣體進行液氮分離，所述主換熱器2對經(jīng) 過二次增壓的氣體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進行換 熱。
所述第二增壓透平裝置11的增壓機6前后設有分別對一次增壓和二次 增壓后的氣體進行冷卻的熱端增壓后冷卻器12和冷端增壓后冷卻器13。
所述循環(huán)氮氣壓縮機9的輸出端進入主換熱器2換熱并從主換熱器2 上部出來再與第一增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機7的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置10、 11的透平膨脹機7的輸出端經(jīng) 過主換熱器2后與循環(huán)氮氣壓縮機9的輸入端連通。
所述第一、第二增壓透平膨脹裝置10、 11的透平膨脹機7的輸出端經(jīng) 過主換熱器2后與冷箱1外的空氣連通。
所述第二增壓透平膨脹裝置11的透平膨脹機7的輸出端還與液氮分離 器3的上部連通。經(jīng)液氮分離器3分離的液氮部分直接進入過冷器4，另一部分氣化后進 入過冷器4再經(jīng)過主換熱器2后輸入到原料氮氣壓縮機8的輸入端。
本實用新型正常工作時，由用戶低壓管網(wǎng)14來的氮氣進入原料氮氣壓 縮機8被壓縮，與從冷箱1內(nèi)返流來的循環(huán)氮氣一起進入循環(huán)氮氣壓縮機9 被壓縮。之后， 一部分進入主換熱器2并從主換熱器2上部抽出進入第一增 壓透平膨脹裝置10的透平膨脹機7進行膨脹制冷，膨脹后的低溫、低壓氮 氣進入主換熱器2與正流氣體換熱，被復熱后出冷箱1釋放到空氣中或進入 用戶循環(huán)氮氣管網(wǎng)再進入到循環(huán)氮氣壓縮機9;另一部分進入第一增壓透平 膨脹裝置10的增壓機6，消耗掉其透平膨脹機所輸出的功，同時得以一次 增壓。 一次增壓后的氮氣經(jīng)熱端增壓后冷卻器12冷卻后，繼續(xù)進入第二增 壓透平膨脹裝置11的增壓機6,消耗掉其透平膨脹機7所輸出的功，同時 得以二次增壓。增壓后的氮氣經(jīng)冷端增壓后冷卻器13冷卻，進入主換熱器 2與返流的低壓氮氣進行熱交換后，使其冷卻，然后從主換熱器2中部抽出 一部分進入第二增壓透平膨脹裝置11的透平膨脹機7膨脹制冷，膨脹后的 低溫、低壓氮氣進入主換熱器2與正流氣體換熱，被復熱后輸出冷箱l釋放 到空氣中或進入用戶循環(huán)氮氣管網(wǎng)再進入到循環(huán)氮氣壓縮機9。另一部分氮 氣經(jīng)主換熱器2繼續(xù)冷卻，然后進入液氮分離器3中被液化，最后進一步經(jīng) 過過冷器4過冷后送入冷箱1外的液氮貯存系統(tǒng)。
本實用新型將第一、第二增壓透平膨脹裝置高效串聯(lián)，對輸入的氮氣繼 續(xù)進行兩次增壓，氮氣液化效率增加；同時采用了全自動系統(tǒng)，自動化水平 高，減少了工人勞動強度。
權利要求1. 一種雙膨脹機中壓液化設備，包括冷箱(1)，設置在冷箱(1)外的氮氣壓縮機，增壓透平膨脹裝置(5)，以及設置在冷箱(1)內(nèi)的主換熱器(2)、液氮分離器(3)和將液氮分離器(3)分離出來的液氮進行過冷的過冷器(4)，所述增壓透平膨脹裝置(5)包括共軸分別設置在冷箱(1)內(nèi)外的透平膨脹機(7)和增壓機(6)，其特征在于所述增壓透平膨脹裝置(5)包括對經(jīng)過氮氣壓縮機的氣體分別進行熱端膨脹和一次增壓的第一增壓透平膨脹裝置(10)、對一次增壓的氣體進行二次增壓并對二次增壓的一部分氣體進行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置(11)，所述液氮分離器(3)對二次增壓的另一部分氣體進行液氮分離，所述主換熱器(2)對經(jīng)過二次增壓的氣體、以及分別經(jīng)過熱端膨脹和冷端膨脹前、后的氣體進行換熱。
2. 根據(jù)權利要求1所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于所述 氮氣壓縮機包括對外部輸入的氮氣進行壓縮的原料氮氣壓縮機(8)、對經(jīng)過 原料氮氣壓縮機(8)的氣體進行再壓縮的循環(huán)氮氣壓縮機(9)，所述循環(huán) 氮氣壓縮機(9)的輸出端分別與第一增壓透平裝置(10)的增壓機(6)和 透平膨脹機(7)的輸入端相連。
3. 根據(jù)權利要求1所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于所述 第二增壓透平裝置(11)的增壓機(6)前后設有分別對一次增壓和二次增 壓后的氣體進行冷卻的熱端增壓后冷卻器(12)和冷端增壓后冷卻器(13)。
4. 根據(jù)權利要求2所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于所述 循環(huán)氮氣壓縮機(9)的輸出端進入主換熱器(2)換熱并從主換熱器(2) 上部出來再與第一增壓透平膨脹裝置的透平膨脹機(7)的輸入端連通。
5. 根據(jù)權利要求2所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于所述 第一、第二增壓透平膨脹裝置(10、 11)的透平膨脹機(7)的輸出端經(jīng)過 主換熱器(2)后與循環(huán)氮氣壓縮機(9)的輸入端連通。
6. 根據(jù)權利要求1所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于所述 第一、第二增壓透平膨脹裝置(10、 11)的透平膨脹機(7)的輸出端經(jīng)過 主換熱器(2)后與冷箱(1)外的空氣連通。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于 所述第二增壓透平膨脹裝置(11)的透平膨脹機(7)的輸出端還與液氮分 離器(3)的上部連通。
8.根據(jù)權利要求2所述的雙膨脹機中壓液化設備，其特征在于經(jīng)液 氮分離器(3)分離的液氮部分直接進入過冷器(4),另一部分氣化后進入 過冷器(4)再經(jīng)過主換熱器(2)后輸入到原料氮氣壓縮機(8)的輸入端。
專利摘要本實用新型公開了一種雙膨脹機中壓液化設備，包括冷箱，冷箱外的氮氣壓縮機，增壓透平膨脹裝置，以及冷箱內(nèi)的主換熱器、液氮分離器和過冷器，所述增壓透平膨脹裝置包括共軸分別設置在冷箱內(nèi)外的透平膨脹機和增壓機，所述氮氣壓縮機包括原料氮氣壓縮機和循環(huán)氮氣壓縮機，所述增壓透平膨脹裝置包括對經(jīng)過循環(huán)氮氣壓縮機的氣體分別進行熱端膨脹和一次增壓的第一增壓透平膨脹裝置、對一次增壓的氣體進行二次增壓并對二次增壓的一部分氣體進行冷端膨脹的第二增壓透平膨脹裝置。本實用新型將第一、第二增壓透平膨脹裝置高效串聯(lián)，對輸入的氮氣繼續(xù)進行兩次增壓，氮氣液化效率增加；同時采用了全自動系統(tǒng)，自動化水平高，減少了工人勞動強度。
文檔編號F25J1/00GK201265996SQ20082018582
公開日2009年7月1日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權日2008年9月5日
發(fā)明者夏瑞田, 楊恒珠, 彬 蔣 申請人:蘇州制氧機有限責任公司