[发明专利]一种深冷分离提纯氮气及液氮的装置及方法

摘要

本发明涉及深冷分离提纯氮气及液氮的装置及方法，该方法原料为空气，空气依次通过空气压缩系统压缩、预冷系统冷却、纯化系统除去杂质后进入分馏塔系统，进入分馏塔系统的气体分两部分：一部分进入增压端增压后经冷却器换热后进入主换热器，经主换热器中下部抽出进入膨胀端进行绝热膨胀，膨胀后的空气经主换热器复热后送出冷箱；一部分空气直接进入主换热器被冷却至液化点后进入单级精馏塔进行精馏。氮气产品从单级精馏塔的顶部抽出经主换热器复热至常温后经阀门进入氮气收集单元，液氮产品从主冷液氮侧抽出经液氮过冷器与返回小部分的液氮换热被过冷后经阀门进入液氮收集单元。本发明工艺流程操作简单、提取率高且能耗低，同时设备投资成本低。

主权项

一种深冷分离提纯氮气及液氮的装置，包括空气压缩系统、预冷系统、纯化系统和分馏塔系统，其特征在于：所述分馏塔系统包括主换热器、膨胀机的膨胀端、单级精馏塔、液氮过冷器；所述空气压缩系统通过第一管道与预冷系统相连接，所述预冷系统通过第二管道与纯化系统连接，所述纯化系统上连接第三管道，所述第三管道上连接第四管道和第五管道，所述第四管道经主换热器连接在精馏塔下部的气体入口处；所述第五管道与膨胀机的增压端相连接，所述增压端通过第六管道连接一冷却器，所述冷却器通过第七管道连接分馏塔系统内的主换热器，所述第七管道经主换热器后与第八管道相连接，所述第八管道连接膨胀机的膨胀端，所述膨胀端的出口处连接第九管道，所述第九管道经主换热器后连接在预冷系统上；所述单级精馏塔下部的液体出口处连接第十管道，所述第十管道经过第一节流阀后连接在所述冷凝蒸发器顶部，所述单级精馏塔顶部的氮气出口处连接第十一管道，所述第十一管道经过主换热器后通过第五节流阀连接氮气收集单元，所述冷凝蒸发器上方的污气出口处连接一第十二管道，所述第十二管道经过主换热器后连接在分馏塔系统外部的喷射蒸发器上，所述喷射蒸发器上连接第十八管道，所述第十八管道与第十九管道及第二十管道分别相连通，所述第十九管道连接纯化系统，所述第二十管道连接预冷系统；所述冷凝器蒸发器的液氮侧出口处连接第十三管道，所述第十三管道经过液氮过冷器后分别与第十四管道及第十五管道相连通，所述第十四管道经过第三节流阀后连接在分馏塔系统外部的液氮收集单元上，所述第十五管道经过第二节流阀连接液氮过冷器，所述液氮过冷器通过第十六管道与第九管道相通，所述冷凝蒸发器的液空侧出口连接第十七管道，所述第十七管道通过第四节流阀连接喷射蒸发器。