【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高氮裝置，特別是涉及一種低能耗大中型高氮裝置，屬于高氮裝置。
技術介紹
1、某些化工及電子、半導體、光伏、液晶面板等行業常常需要大量氮氣，對氧的需求較小或幾乎沒有，正常工況對液體的需求也很少，由于可靠性要求高，常采用雙塔+泵高氮裝置。
2、但現有技術中的大中型高氮裝置，由于頂部富氧氣壓力低，體積流量很大，能量不好利用，從而造成能量損失，為此設計一種低能耗大中型高氮裝置來解決上述問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種低能耗大中型高氮裝置，利用壓力塔冷凝蒸發器和低壓塔之間的壓力差進行膨脹，提供系統的冷量。由于壓力塔冷凝蒸發器的壓力相對較高，因此體積流量大大降低，膨脹機葉輪直徑顯著變小，膨脹機的穩定性和效率都得到提高。同時低壓塔操作壓力得到降低，更有利于精餾，提高了裝置的提取率。
2、其次利用壓力液空、低壓液空過冷回收富氧空氣或者氮氣的冷量，降低了入塔空氣的液化率，將冷量帶到精餾塔頂部，同時過冷后的壓力液空一部分進入低壓塔參與精餾，減少了裝置冷量的富余量，提高了氮的提取率，降低了單位能耗。
3、本專利技術采用的技術方案如下：
4、一種低能耗大中型高氮裝置，包括主換熱器、膨脹機、壓力塔、壓力塔冷凝蒸發器、低壓塔、低壓塔冷凝蒸發器、液氮泵、過冷器。此裝置包括以下步驟：
5、s100:常溫純化空氣經主換熱器冷卻為低溫純化空氣后進入壓力塔下部參與精餾。
6、s200:在壓力塔的底部獲得壓力液
7、s300:壓力塔冷凝蒸發器蒸發側得到的富氧空氣經主換熱器復熱后的富氧空氣進入膨脹機的膨脹端，膨脹后的富氧空氣進入低壓塔下部參與精餾。
8、s400:在低壓塔的底部獲得低壓液空，頂部得到低壓氮氣。低壓液空經過冷器過冷后，過冷低壓液空進入低壓塔冷凝蒸發器作為冷源。低壓氮氣進入低壓塔冷凝蒸發器作為熱源，冷凝為低壓液氮后分為兩部分：一部分液氮作為低壓塔的回流，另一部分液氮經液氮泵加壓為壓力液氮進入壓力塔上部。
9、s500:低壓塔冷凝蒸發器蒸發側得到的富氧空氣經過冷器、主換熱器復熱，得到常溫的富氧空氣。
10、在本申請的一種實施例中，步驟s200中，主換熱器設有壓力液空過冷段，壓力塔底部壓力液空連接主換熱器液空放熱通道。
11、或
12、步驟s200中，主換熱器不設置壓力液空過冷段，壓力塔底部壓力液空連接過冷器的液空放熱通道。
13、在本申請的一種實施例中，步驟s200中，經過冷后的壓力液空分為兩部分：一部分壓力液空進入壓力塔冷凝蒸發器作為冷源，另一部分壓力液空進入低壓塔精餾。
14、或
15、步驟s200中，經過冷后的壓力液空全部去壓力塔冷凝蒸發器作為冷源。
16、在本申請的一種實施例中，步驟s400中，設有過冷器，低壓塔底部低壓液空連接過冷器低壓液空放熱通道，過冷后低壓液空進入低壓塔冷凝蒸發器作為冷源。
17、或
18、步驟s400中，不設置過冷器，主換熱器設有低壓液空過冷段，低壓塔底部低壓液空連接主換熱器低壓液空放熱通道，過冷后低壓液空進入低壓塔冷凝蒸發器作為冷源。
19、在本申請的一種實施例中，步驟s300中，壓力塔冷凝蒸發器蒸發側得到的富氧空氣經主換熱器復熱后的富氧空氣進入膨脹機的膨脹端，膨脹后的富氧空氣進入低壓塔下部參與精餾。
20、或
21、步驟s300中，壓力塔冷凝蒸發器蒸發側得到的富氧空氣分別經過冷器、主換熱器復熱，復熱后的富氧空氣進入膨脹機的膨脹端，膨脹后的富氧空氣進入低壓塔下部參與精餾。
22、在本申請的一種實施例中，步驟s200中，還包括抽取壓力塔冷凝蒸發器中液化產生的壓力液氮作為液氮產品。
23、和/或
24、步驟s400中，還包括抽取低壓塔冷凝蒸發器中液化產生的低壓液氮作為液氮產品。
25、在本申請的一種實施例中，步驟s400中，還包括抽取低壓塔冷凝蒸發器中作為冷源的富氧液空用于安全排放。
26、在本申請的一種實施例中，步驟s400中，低壓塔冷凝蒸發器冷凝后的部分液氮經液氮泵加壓為壓力液氮進入壓力塔上部。
27、或
28、步驟s400中，低壓塔冷凝蒸發器冷凝后的部分液氮經液氮泵加壓為壓力液氮進入壓力塔頂部。
29、在本申請的一種實施例中，步驟s500中:低壓塔冷凝蒸發器蒸發側得到的富氧空氣經過冷器、主換熱器復熱，得到常溫的富氧空氣。
30、或
31、步驟s500中:低壓塔冷凝蒸發器蒸發側得到的富氧空氣直接經主換熱器復熱，得到常溫的富氧空氣。
32、在本申請的一種實施例中，還包括膨脹機：膨脹機的膨脹端入口為富氧空氣，出口為低溫富氧空氣，連接低壓塔下部；膨脹機的輸出端為鼓風機，為發電機，為油制動裝置，還為增壓端。當為增壓端時，對出主換熱器的氮氣產品進行增壓。
33、本專利技術的有益效果：
34、本專利技術提供的一種低能耗大中型高氮裝置，采取簡便方法，解決了大中型高氮裝置富氧氣壓力能壓力低體積流量大，利用困難的問題，大大減少了膨脹機葉輪、管路尺寸，由于膨脹機進出口壓力增高，提高了裝置的穩定性；并巧妙利用液空、富氧液空過冷吸收多種介質的冷量，進一步降低壓力塔入塔空氣的液化率，冷量帶到頂部，更有利于精餾，一部分液空進入低壓塔參與精餾，增加了氮氣產量，提高了氮氣的提取率。利用低壓塔液氮進入壓力塔進一步精餾(兼洗滌作用)避免泵加壓過程及管路的污染或污染物滯留，也可降低低壓塔操作不穩定對純度的影響，從而滿足超高純氮及避免泵體銅鋅合金對產品的影響。非常適合兩個塔并行布置，便于冷箱模塊化。
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1.一種低能耗大中型高氮裝置，包括主換熱器(E1)、膨脹機(CE1)、壓力塔(C1)、壓力塔冷凝蒸發器(K1)、低壓塔(C2)、低壓塔冷凝蒸發器(K2)、液氮泵(NP1)、過冷器(E2)；
2.根據權利1的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，主換熱器(E1)設有壓力液空過冷段，壓力塔(C1)底部壓力液空(13)連接主換熱器(E1)液空放熱通道，或主換熱器(E1)不設置壓力液空過冷段，壓力塔(C1)底部壓力液空(13)連接過冷器(E2)的液空放熱通道。
3.根據權利2的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，經過冷后的壓力液空(14)分為兩部分：一部分壓力液空(15)進入壓力塔冷凝蒸發器(K1)作為冷源，另一部分壓力液空(16)進入低壓塔(C2)精餾，或經過冷后的壓力液空(14)全部去壓力塔冷凝蒸發器(K1)作為冷源。
4.根據權利3的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，設有過冷器(E2)，低壓塔(C2)底部低壓液空(20)連接過冷器(E2)低壓液空放熱通道，過冷后低壓液空(21)進入低壓塔冷凝蒸發器(K2)作為冷源，或不設置過冷器(E2)，主換熱器(E1
5.根據權利4的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，壓力塔冷凝蒸發器(K1)蒸發側得到的富氧空氣(17)經主換熱器(E1)復熱后的富氧空氣(18)進入膨脹機(CE1)的膨脹端(E)，膨脹后的富氧空氣(19)進入低壓塔(C2)下部參與精餾，或壓力塔冷凝蒸發器(K1)蒸發側得到的富氧空氣(17)分別經過冷器(E2)、主換熱器(E1)復熱，復熱后的富氧空氣(18)進入膨脹機(CE1)的膨脹端(E)，膨脹后的富氧空氣(19)進入低壓塔(C2)下部參與精餾。
6.根據權利5的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，還包括抽取壓力塔冷凝蒸發器(K1)中液化產生的壓力液氮作為液氮產品(28)，和/或還包括抽取低壓塔冷凝蒸發器(K2)中液化產生的低壓液氮作為液氮產品(26)。
7.根據權利6的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，還包括抽取低壓塔冷凝蒸發器(K2)中作為冷源的富氧液空用于安全排放(22)。
8.根據權利7的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，低壓塔冷凝蒸發器(K1)冷凝后的部分液氮經液氮泵(NP1)加壓為壓力液氮(27)進入壓力塔(C1)上部，或低壓塔冷凝蒸發器(K1)冷凝后的部分液氮經液氮泵(NP1)加壓為壓力液氮(27)進入壓力塔(C1)頂部。
9.根據權利8的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，低壓塔冷凝蒸發器(K2)蒸發側得到的富氧空氣(23)經過冷器(E2)、主換熱器(E1)復熱，得到常溫的富氧空氣25，或低壓塔冷凝蒸發器(K2)蒸發側得到的富氧空氣(23)直接經主換熱器(E1)復熱，得到常溫的富氧空氣(25)。
10.根據權利9的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，還包括膨脹機(CE1)：膨脹機的膨脹端(E)入口為富氧空氣(18)，出口為低溫富氧空氣(19)，連接低壓塔(C2)下部；
...【技術特征摘要】
1.一種低能耗大中型高氮裝置，包括主換熱器(e1)、膨脹機(ce1)、壓力塔(c1)、壓力塔冷凝蒸發器(k1)、低壓塔(c2)、低壓塔冷凝蒸發器(k2)、液氮泵(np1)、過冷器(e2)；
2.根據權利1的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，主換熱器(e1)設有壓力液空過冷段，壓力塔(c1)底部壓力液空(13)連接主換熱器(e1)液空放熱通道，或主換熱器(e1)不設置壓力液空過冷段，壓力塔(c1)底部壓力液空(13)連接過冷器(e2)的液空放熱通道。
3.根據權利2的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，經過冷后的壓力液空(14)分為兩部分：一部分壓力液空(15)進入壓力塔冷凝蒸發器(k1)作為冷源，另一部分壓力液空(16)進入低壓塔(c2)精餾，或經過冷后的壓力液空(14)全部去壓力塔冷凝蒸發器(k1)作為冷源。
4.根據權利3的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，設有過冷器(e2)，低壓塔(c2)底部低壓液空(20)連接過冷器(e2)低壓液空放熱通道，過冷后低壓液空(21)進入低壓塔冷凝蒸發器(k2)作為冷源，或不設置過冷器(e2)，主換熱器(e1)設有低壓液空過冷段，低壓塔(c2)底部低壓液空(20)連接主換熱器(e1)低壓液空放熱通道，過冷后低壓液空(21)進入低壓塔冷凝蒸發器(k2)作為冷源。
5.根據權利4的低能耗大中型高氮裝置，其特征在于，壓力塔冷凝蒸發器(k1)蒸發側得到的富氧空氣(17)經主換熱器(e1)復熱后的富氧空氣(18)進入膨脹機(ce1)的膨脹端(e)，膨脹后的富氧空氣(1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：卓萍，趙靜，吳琦，黃震宇，
申請(專利權)人：四川空分集團工程有限公司，
類型：發明
國別省市：
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