[发明专利]一种双塔制氮系统

权利要求书

1.一种双塔制氮系统，其特征在于，包括预冷模块(1)、第一纯化模块(2)、换热器(3)、高压氮塔(4)、第一过冷器(17)、第一冷凝蒸发器(5)、低压氮塔(6)、第二冷凝蒸发器(7)、高纯氧塔(8)及第一再沸器(9)；所述预冷模块(1)与第一纯化模块(2)相连通；所述第一纯化模块(2)与换热器(3)相连通；所述换热器(3)与高压氮塔(4)底部、顶部均相连通；所述第一冷凝蒸发器(5)设于高压氮塔(4)的顶部，且与高压氮塔(4)相连通；所述第一过冷器(17)与高压氮塔(4)底部、第一冷凝蒸发器(5)均相连通；所述低压氮塔(6)的底部与第一冷凝蒸发器(5)相连通，所述第二冷凝蒸发器(7)设于低压氮塔(6)顶部，且第二冷凝蒸发器(7)与低压氮塔(6)相连通、高压氮塔(4)的顶部均连通；所述第一再沸器(9)设于高纯氧塔(8)底部，且第一再沸器(9)与高纯氧塔(8)相连通，所述低压氮塔(6)的中部与高纯氧塔(8)、第一再沸器(9)相连通。

2.根据权利要求1所述的双塔制氮系统，其特征在于，还包括自增压罐(11)及高纯液氧槽(12)，所述自增压罐(11)与高纯液氧槽(12)、高纯氧塔(8)的底部相连通；所述高纯液氧槽(12)与换热器(3)相连通。

3.根据权利要求1所述的双塔制氮系统，其特征在于，所述第一纯化模块(2)包括内部填充有活性氧化铝、分子筛、触媒的第一吸附器(21)及第二吸附器(22)，所述第一吸附器(21)和第二吸附器(22)并联连通。

4.根据权利要求1所述的双塔制氮系统，其特征在于，还包括利用第一冷凝蒸发器(5)的气体及第二冷凝蒸发器(7)的液体制氧的工业氧气制取模块。

5.根据权利要求4所述的双塔制氮系统，其特征在于，所述工业氧气制取模块包括工业氧塔(131)、第二再沸器(132)、第二过冷器(133)及液氧泵(134)；所述第二再沸器(132)设于工业氧塔(131)的底部，且第二再沸器(132)与工业氧塔(131)连通，第二再沸器(132)与第一过冷蒸发器的顶部相连通；所述第二过冷器(133)与第二再沸器(132)、工业氧塔(131)、第二冷凝蒸发器(7)相连通；所述液氧泵(134)与工业氧塔(131)的底部相连通。

6.根据权利要求1所述的双塔制氮系统，其特征在于，还包括粗氪氙提取模块(16)，所述粗氪氙提取模块(16)与第二冷凝蒸发器(7)的底部相连通。

7.根据权利要求6所述的双塔制氮系统，其特征在于，所述粗氪氙提取模块(16)包括第二纯化模块(161)、精馏塔(162)及第三再沸器(163)，所述第二纯化模块(161)与第二冷凝蒸发器(7)、精馏塔(162)顶部相连通；所述第三再沸器(163)设于精馏塔(162)底部，且第三再沸器(163)与精馏塔(162)相连通。

8.根据权利要求7所述的双塔制氮系统，其特征在于，所述第二纯化模块(161)包括内部填充有硅胶的第三吸附器(1611)及第四吸附器(1612)，所述第三吸附器(1611)及第二吸附器(22)并联连通。

9.根据权利要求1所述的双塔制氮系统，其特征在于，还包括膨胀机(14)及消音器(15)，所述膨胀机(14)、消音器(15)均与换热器(3)相连通；所述第一过冷器(17)与第二冷凝蒸发器(7)相连通。

10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的双塔制氮系统进行制氮制氧的方法，其特征在于，包括如下流程：

S1.具有一定压力的原料空气注入预冷模块(1)进行除水处理，除水处理完成后，原料空气从预冷模块(1)流入第一纯化模块(2)进行除杂处理，除杂处理完成后得到纯化空气；

S2.纯化空气从纯化模块进入换热器(3)进行冷却，得到低温空气，低温空气从换热器(3)进入高压氮塔(4)底部，并开始精馏，精馏完成后，即在高压氮塔(4)的顶部产生超高纯氮气，高压氮塔(4)的底部生成富氧液态空气；超高纯氮气从高压氮塔(4)输入换热器(3)复热，复热后即得产品氮气；高压氮塔(4)底部的富氧液态空气输入第一过冷器(17)进行降温，完成降温后，第一过冷器(17)将富氧液态空气输入第一冷凝蒸发器(5)作为第一冷凝蒸发器(5)的冷源，富氧液态空气在第一冷凝蒸发器(5)内蒸发变为富氧空气；

S3.富氧空气输入低压氮塔(6)；低压氮塔(6)的底部生成液态富氧空气，低压氮塔(6)的顶部生成高纯氮气，高纯氮气进入第二冷凝蒸发器(7)冷凝为液氮，液氮的一部分流回低压氮塔(6)，作为低压氮塔(6)的回流液，另一部分增压后注入高压氮塔(4)顶部，作为高压氮塔(4)的回流液；低压氮塔(6)底部的富氧液态空气降压后输入第二冷凝蒸发器(7)作为冷源；第二冷凝蒸发器(7)产生的富氧空气注入第一过冷器(17)，再从第一过冷器(17)注入换热器(3)，换热器(3)对富氧空气进行复热，完成复热后，换热器(3)将富氧空气注入膨胀机(14)，膨胀机(14)对富氧空气进行膨胀，然后膨胀机(14)将膨胀后的富氧空气再次输入换热器(3)进行复热，完成再次复热后，换热器(3)将一部分富氧空气输入纯化模块，另一部分通过消音器(15)排入外界；

S4.从低压氮塔(6)的中部抽出气体与液体，将液体输入高纯氧塔(8)顶部作为回流液及原料液，将气体输入第一再沸器(9)，第一再沸器(9)将气体冷凝为液态，并输入至高纯氧塔(8)的塔顶作为回流液和原料液；高纯氧塔(8)底部产生的液氧一部分输入第一再沸器(9)，另一部分输入自增压罐(11)，自增压罐(11)将液氧增压后输入高纯液氧槽(12)，高纯液氧槽(12)内的液氧注入换热器(3)进行复热，复热后换热器(3)产出高纯氧产品；

S5.将第一冷凝蒸发器(5)内产生的蒸发气体输入第二再沸器(132)进行冷凝，冷凝后产生的液体注入第二过冷器(133)进行过冷操作，过冷操作完成后将液体输入工业氧塔(131)的塔顶作为回流液及原料液；将第二冷凝蒸发器(7)产生的液体输入第二过冷器(133)进行过冷，再将过冷后的液体输入工业氧塔(131)的顶部作为回流液及原料液；工业氧塔(131)底部所产生的液氧一部分通过第二再沸器(132)加热为氧气，氧气留在工业氧塔(131)内作为上升蒸汽，另一部分液氧则通过液氧泵(134)增压后注入换热器(3)，换热器(3)将增压后的液氧进行复热，即得工业氧气；

S6.将第二冷凝蒸发器(7)底部的原料液输入第二纯化模块(161)进行除杂，完成除杂后，得到富氧液态空气，将富氧液态空气输入精馏塔(162)顶部作为原料液，第三再沸器(163)向精馏塔(162)内提供上升蒸汽，精馏塔(162)底部即得含有氪氙的液体。