單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于制氮【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，本實用新型在通用制氮設(shè)備上增加兩套增壓透平膨脹機，并在原增壓機的進出口管道上設(shè)置有進口閥和出口閥，氮氣和液氮出精餾塔管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，在精餾塔頂部得到的高純氮氣經(jīng)過主換熱器或經(jīng)過主換熱器及增壓機后對外輸出高純氮氣，高純液氮經(jīng)過液氮過冷器后對外輸出液氮，優(yōu)點是：本實用新型通過貯液分離罐頂部的通氣管道上的兩個閥門控制制冷量，可控制液氮的生產(chǎn)，采用雙增壓雙膨脹系統(tǒng)產(chǎn)生更多的制冷量，將多余的氣氮轉(zhuǎn)換成液氮，從而實現(xiàn)氣氮、液氮生產(chǎn)可調(diào)的目的，并通過出塔污氮氣膨脹帶動氮氣增壓，能耗低，適用于低能耗的氣氮、液氮的生產(chǎn)。
【專利說明】單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于制氮【技術(shù)領(lǐng)域】，特指一種單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子產(chǎn)業(yè)、冶金、醫(yī)藥、化工、新材料行業(yè)及石化行業(yè)等各行業(yè)飛速發(fā)展，對氮氣產(chǎn)品的需求量越來越大，制取氮氣的空分設(shè)備是耗能大戶，由于長期運行，耗能量大，如何能有效降低能耗至關(guān)重要。目前一般的做法是部分膨脹，其余節(jié)流，膨脹機輸出的功增壓采用風(fēng)機制動放空；液空不過冷或僅與部分流體簡單換熱過冷，設(shè)備調(diào)節(jié)固化不靈活，導(dǎo)致產(chǎn)品不足或富余排空浪費，采用這些方法和流程組織，空分設(shè)備的能耗高無法滿足用戶的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種能耗低且氣氮、液氮生產(chǎn)可調(diào)的單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0005]單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，包括用管道連接的精餾塔、冷凝蒸發(fā)器、增壓透平膨脹機、主換熱器、液空過冷器、氮氣過冷器，增壓機的進出口管道上設(shè)置有進口閥和出口閥，氮氣和液氮出精餾塔管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，所述的增壓透平膨脹機為同軸連接的增壓機及膨脹機，純化空氣一部分通過管道通至精餾塔或經(jīng)壓縮機A2、A3通至精餾塔，另一部分純化空氣依次通過管道送入膨脹機ET2、ET3并經(jīng)主換熱器換熱冷卻，其中一路的管道與精餾塔底部連接，另一路的管道經(jīng)過主換熱器中部或底部后再依次與膨脹機ET2、貯液分離罐連通，貯液分離罐內(nèi)的液空通過管道送入精餾塔底部底部，貯液分離罐內(nèi)的氣體通過管道送入膨脹機ET2膨脹制冷，精餾塔底部通過管道依次與液空過冷器及冷凝蒸發(fā)器頂部連通，冷凝蒸發(fā)器的液氮回流至精餾塔頂部作為精餾塔的回流液，在冷凝蒸發(fā)器低壓側(cè)頂部與膨脹機ETl之間設(shè)置有污氮氣回流管道，膨脹機ETl復(fù)熱后的污氮氣通過管道與純化系統(tǒng)連通，精餾塔頂部的高純氮氣通過管道與主換熱器連通，通過管道輸出，或者高純氮氣通過管道與主換熱器及增壓機連通后通過管道向外輸出不同壓力的高純氮氣，高純液氮通過管道連接液氮過濾器后與液氮輸出管道連通。
[0006]上述對外輸出的高純氮氣可通過第一級膨脹機增壓端的進口閥、出口閥、氮氣精餾塔管道上的壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)對外輸出氮氣的壓力。
[0007]上述純化空氣通過管道及管道上設(shè)置的閥門經(jīng)主換熱器換熱后可直接送入精餾塔底部。
[0008]上述的貯液分離罐頂部連接精餾塔和主換熱器的分支管路上設(shè)置的兩個閥門控制制冷量，可控制液氮的生產(chǎn)。
[0009]上述的控制制冷量的閥門為:貯液分離罐頂部的通氣管通過三通管分別與進入主換熱器及精餾塔下部的管道連通，在三通管分別與主換熱器及精餾塔下部連通的管道上均設(shè)置有調(diào)節(jié)閥門。
[0010]上述的貯液分離罐、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器上均設(shè)置有液位計，所述增壓機、膨脹機、貯液分離罐、精餾塔及冷凝蒸發(fā)器的連通管道上均設(shè)置有壓力表。
[0011]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是:
[0012]1、本實用新型通過V4、V5兩個閥門控制制冷量，可控制液氮的生產(chǎn)。
[0013]2、本實用新型通過出塔污氮氣膨脹帶動增壓機Al、A3增壓氮氣，降低了整體塔壓從而降低壓縮機壓力，繼而使得整體能耗下降。
[0014]3、本實用新型采用雙增壓A2、A3雙膨脹ET2、ET3系統(tǒng)產(chǎn)生更多的制冷量，將多余的氣氮轉(zhuǎn)換成液氮，從而實現(xiàn)氣氮、液氮生產(chǎn)可調(diào)的目的。
[0015]4、本實用新型不僅能滿足用戶制取高純氮氣、高純液氮的要求，整體能耗可大幅下降，氣、液同時生產(chǎn)，經(jīng)濟效益可觀，調(diào)節(jié)靈活可靠，具有經(jīng)濟效益最大化、增加投資最小化的特點，適用于低能耗的氣氮、液氮的生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖以具體實施例對本實用新型作進一步描述，參見圖1:
[0018]單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，包括用管道連接的精餾塔Cl、冷凝蒸發(fā)器K1、增壓透平膨脹機、主換熱器E1、液空過冷器E2、氮氣過冷器E3，增壓機Al的進出口管道
5、2上設(shè)置有進口閥Vl和出口閥V2，氮氣和液氮出精餾塔Kl管道8上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥V3，所述的增壓透平膨脹機為同軸連接的增壓機及膨脹機(Al與ET1、A2與ET2、A3與ET3)，純化空氣的一部分通過管道I及2通至精餾塔Cl或經(jīng)增壓機A2、A3通至精餾塔Cl，另一部分純化空氣依次通過管道1、2送入膨脹機ET2、ET3并經(jīng)主換熱器El換熱冷卻，一部分冷卻后直接送入精餾塔Cl底部，膨脹機ET2膨脹后的部分空氣送入貯液分離罐Gl，貯液分離罐Gl內(nèi)的液空通過管道12送入精餾塔Cl底部，貯液分離罐內(nèi)的氣體送入膨脹機ET3膨脹制冷，在精餾塔Cl底部得到富氧液空，經(jīng)液空過冷器E2及節(jié)流后送至冷凝蒸發(fā)器Kl頂部，與精餾塔Cl頂部氮氣換熱形成液氮回流至精餾塔Cl頂部作為精餾塔Cl的回流液，在冷凝蒸發(fā)器低壓側(cè)頂部得到的污氮氣送入到ETl膨脹機膨脹制冷，復(fù)熱后的污氮氣送入純化系統(tǒng)，在精餾塔Cl頂部得到高純氮氣，高純氮氣經(jīng)過管道9主換熱器El后經(jīng)過管道15對外輸出高純氮氣，或高純氮氣經(jīng)過管道9、主換熱器E1、管道5及增壓機Al后經(jīng)過高純氮氣輸出管道3、15對外輸出不同壓力的高純氮氣，高純液氮經(jīng)過液氮過冷器E3后通過液氮輸出管道11對外輸出液氮。
[0019]上述對外輸出的高純氮氣可通過膨脹機ETl增壓端的進口閥V1、出口閥V2、氮氣精餾塔管道8上的壓力調(diào)節(jié)閥V3調(diào)節(jié)對外輸出氮氣的壓力，當客戶需要高壓力氮氣產(chǎn)品時，關(guān)閉氮氣出精餾塔Cl管道上的壓力調(diào)節(jié)閥V3，打開增壓機Al進出口閥門V1、V2，氮氣產(chǎn)品經(jīng)過增壓端增壓后通過管道3、15送入供氣管網(wǎng)；當客戶需要低壓力氮氣產(chǎn)品時，打開氮氣出精餾塔Cl管道上的壓力調(diào)節(jié)閥V3，關(guān)閉增壓機進出口閥門V1、V2，產(chǎn)品氮氣直接通過管道8、15送入供氣管網(wǎng)。
[0020]上述純化空氣通過管道及管道上設(shè)置的閥門經(jīng)主換熱器換熱后可直接送入精餾塔底部；當膨脹機故障時，關(guān)閉閥門V10、VI1、V5，打開閥門V12，純化空氣經(jīng)主換熱器換熱后送入精餾塔Cl底部。
[0021]上述的貯液分離罐Gl頂部連通精餾塔Cl和主換熱器El的分支管路上設(shè)置的兩個閥門V4、V5控制制冷量，可控制液氮的生產(chǎn)。
[0022]上述的控制制冷量的閥門為:貯液分離罐Gl頂部的通氣管通過三通管16、14、13分別與進入主換熱器El及精餾塔Cl下部的管道連通，在三通管16、14、13分別與主換熱器El及精餾塔Cl下部連通的管道上均設(shè)置有調(diào)節(jié)閥門V4、V5 ;并通過兩個閥門V5、V6控制制冷量，控制液氮的生產(chǎn)。
[0023]上述的貯液分離罐G1、精餾塔Cl、冷凝蒸發(fā)器Kl上均設(shè)置有液位計，所述增壓機A1、A2、A3、膨脹機ET1、ET2、ET3、貯液分離罐G1、精餾塔Cl及冷凝蒸發(fā)器Kl的連通管道上均設(shè)置有壓力表。
[0024]本裝置通過管道10、7、4及16、14、6、4對出精餾塔Cl的污氮氣膨脹增壓氮氣，降低了精餾塔Cl的整體塔壓從而降低壓縮機壓力，繼而使得整體能耗下降，并采用了雙增壓雙膨脹系統(tǒng)產(chǎn)生更多的制冷量，將多余的氣氮轉(zhuǎn)換成液氮。
[0025]上述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，并非依此限制本實用新型的保護范圍，故:凡依本實用新型的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，包括用管道連接的精餾塔、冷凝蒸發(fā)器、增壓透平膨脹機、主換熱器、液空過冷器、氮氣過冷器，其特征在于:增壓機的進出口管道上設(shè)置有進口閥和出口閥，氮氣和液氮出精餾塔管道上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥，所述的增壓透平膨脹機為同軸連接的增壓機及膨脹機，純化空氣一部分通過管道通至精餾塔或經(jīng)壓縮機A2、A3通至精餾塔，另一部分純化空氣依次通過管道送入膨脹機ET2、ET3并經(jīng)主換熱器換熱冷卻，其中一路的管道與精餾塔底部連通，另一路的管道經(jīng)過主換熱器中部或底部后再依次與膨脹機ET2、貯液分離罐連通，貯液分離罐內(nèi)的液空通過管道送入精餾塔底部，貯液分離罐內(nèi)的氣體通過管道送入膨脹機ET3膨脹制冷，精餾塔底部通過管道依次與液空過冷器及冷凝蒸發(fā)器頂部連通，冷凝蒸發(fā)器的液氮回流至精餾塔頂部作為精餾塔的回流液，在冷凝蒸發(fā)器低壓側(cè)頂部與膨脹機ETl之間設(shè)置有污氮氣回流管道，膨脹機ETl復(fù)熱后的污氮氣通過管道與純化系統(tǒng)連通，精餾塔頂部的高純氮氣通過管道與主換熱器連通，通過管道輸出，或者高純氮氣通過管道與主換熱器及增壓機連通后通過管道向外輸出不同壓力的高純氮氣，高純液氮通過管道連接液氮過濾器后與液氮輸出管道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，其特征在于:所述對外輸出的高純氮氣可通過膨脹機ETl增壓端的進口閥、出口閥、氮氣出塔壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)對外輸出氮氣的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，其特征在于:所述純化空氣通過管道及管道上設(shè)置的閥門經(jīng)主換熱器換熱后可直接送入精餾塔底部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，其特征在于:所述的貯液分離罐頂部連接精餾塔和主換熱器的分支管路上設(shè)置的兩個閥門控制制冷量，可控制液氮的生產(chǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一4任一項所述的單壓縮雙增壓雙膨脹高純氮制取裝置，其特征在于:所述的貯液分離罐、精餾塔、冷凝蒸發(fā)器上均設(shè)置有液位計，所述增壓機、膨脹機、貯液分離罐、精餾塔及冷凝蒸發(fā)器的連通管道上均設(shè)置有壓力表。
【文檔編號】F25J3/04GK203837410SQ201420018882
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】陳崇文 申請人:浙江海天氣體有限公司