一種超低能耗制氮裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于制氮【技術領域】，涉及一種超低能耗制氮裝置，空氣依次經空氣過濾器、空氣壓縮機、污氮換熱器、水冷卻器、預冷機組、分子篩純化器及主換熱器后直接進入精餾塔的底部或通過增壓透平膨脹機膨脹增壓后進入精餾塔的底部，在精餾塔底部得到富氧液空，經液空過冷器及節流后送至冷凝蒸發器頂部，與氮氣換熱在冷凝蒸發器形成液氮回流至精餾塔頂部作為精餾塔的回流液，在精餾塔頂部得到高純氮氣，高純氮氣經過主換熱器對外輸出高純氮氣，另一路高純液氮經過液氮過冷器后對外輸出液氮，優點是：本發明的塔壓低，能耗可降低30%以上，空氣的含濕量低，適用于制氮行業制氮。
【專利說明】一種超低能耗制氮裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于制氮【技術領域】，特指一種超低能耗制氮裝置。
【背景技術】
[0002]隨著玻璃行業、冶金、金屬加工行業、化工、新材料行業等各行業的飛速發展，對氮氣產品的需求量越來越大且要求越來越多，目前制氮的空分設備能耗都偏高，由于長期運行，降低能耗成為節約成本的關鍵要素。目前一般的做法是部分膨脹，其余節流，膨脹機輸出的功增壓采用風機制動放空；液空不過冷或僅與部分流體簡單換熱過冷，設備調節不靈活，要不產量富余排空、要不產量不足要外購液氮補充保證生產，采用這些方法和流程組織，供電部門的供電量無法滿足用戶空分設備的能耗要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種能耗低、效率高的超低能耗制氮裝置。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[0005]一種超低能耗制氮裝置，包括通過管道及閥門連接的精餾塔、冷凝蒸發器、增壓透平膨脹機、主換熱器、液空過冷器、氮氣過冷器，空氣依次經空氣過濾器、空氣壓縮機、污氮換熱器、水冷卻器、預冷機組、分子篩純化器及主換熱器后直接進入精餾塔的底部或通過增壓透平膨脹機膨脹增壓后進入精餾塔的底部，在精餾塔底部得到富氧液空，經液空過冷器及節流后送至冷凝蒸發器頂部，與氮氣換熱在冷凝蒸發器形成液氮回流至精餾塔頂部作為精餾塔的回流液，在精餾塔頂部得到高純氮氣，高純氮氣經過主換熱器對外輸出高純氮氣，另一路高純液氮經過液氮過冷器后對外輸出液氮。
[0006]上述超低能耗制氮裝置啟動階段，關閉進入精餾塔底部管道上的閥門，增壓空氣經主換熱器及膨脹機循環制冷。
[0007]上述的膨脹機故障時，關閉膨脹機出口管道上的閥門，增壓空氣經主換熱器及增壓空氣出主換熱器管道上的閥門進入精餾塔的底部，冷量不足部份，利用精餾塔上連通的管道及閥門采用液氮倒灌進行冷量補充。
[0008]上述的增壓透平膨脹機為主軸的一端設置有增壓機、另一端設置有膨脹機。
[0009]上述的污氮換熱器、分子篩純化器的相關管道上通過電加熱器加熱。
[0010]上述的空氣壓縮機與污氮換熱器連通的管道上、分子篩純化器底部連通的管道上均設置有污氮氣排空管，污氮氣排空管上設置有放空消聲器。
[0011]本發明相比現有技術突出且有益的技術效果是:
[0012]1、本發明可根據客戶實際需求提供低壓力氮氣，整體塔壓低，使得壓縮機壓力低，繼而使得整體能耗下降明顯，以及液空被污氮氣和氮氣等各種冷流體換熱過冷后，降低了空氣的含濕量，提高了氮的提取率，并采用了正流膨脹產生更多的制冷量，能有效的控制壓縮機負荷，從而實現了生產超低能耗的低壓力高純氮氣，整體能耗可降低30%以上。
[0013]2、本發明的技術實施簡單、效果好，經濟效益可觀，調節靈活可靠，具有經濟效益 最大化、增加投資最小化的特點，適用于制氮行業制氮。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的結構原理示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖以具體實施例對本發明作進一步描述，參見圖1:
[0016]一種低能耗制氮裝置，包括通過管道及閥門連接的精餾塔Cl、冷凝蒸發器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，空氣通過管道01、04、05、06、
07、11依次經空氣過濾器AF、空氣壓縮機AC、污氮換熱器E1001、水冷卻器WC、預冷機組RU、分子篩純化器MS及主換熱器El后直接進入精餾塔Cl的底部或通過增壓透平膨脹機膨脹增壓后進入精餾塔Cl的底部，在精餾塔Cl底部得到富氧液空，通過管道10經液空過冷器E2及節流后送至冷凝蒸發器Kl頂部，冷凝蒸發器Kl的液氮回流至精餾塔Cl頂部作為精餾塔Cl的回流液，在精餾塔Cl頂部得到高純氮氣，高純氮氣經過主換熱器El通過管道08對外輸出高純氮氣，另一路高純液氮經過液氮過濾器E3后通過管道12對外輸出液氮。
[0017]上述的超低能耗制氮裝置啟動、膨脹機故障等情況通過V1、V2、V3、V9等閥門控制。
[0018]上述超低能耗制氮裝置啟動階段，關閉進入精餾塔底部管道上的閥門V1、V2，打開閥門V3，增壓空氣經主換熱器及膨脹機膨脹制冷進入精餾塔Cl的底部。
[0019]上述的膨脹機故障時，關閉膨脹機出口管道上的閥門V2、V3，打開閥門VI，增壓空氣經主換熱器及增壓空氣出主換熱器管道07上的閥門Vl進入精餾塔Cl的底部，冷量不足部份，利用精餾塔Cl上連通的管道及閥門V9采用液氮倒灌進行冷量補充。
[0020]空氣經過空氣壓縮機AC將空氣壓縮送入切換使用的分子篩純化器MS，將空氣中多余雜質吸附掉，主要吸附多余的二氧化碳、水份、乙炔、甲烷等碳氫化合物，經中抽、底抽進入膨脹機膨脹制冷(根據膨脹機出口溫度調節中抽底抽抽出量)，制冷后的膨脹空氣送入精餾塔Cl，在精餾塔Cl底部得到富氧液空，經節流后送至冷凝蒸發器Kl頂部，冷凝蒸發器Kl的液空與精餾塔頂部的氮氣進行換熱獲到液氮，回流至精餾塔Cl頂部作為精餾塔Cl的回流液，在精餾塔Cl頂部得到高純氮氣，經主換熱器El復熱后送至氮氣管網，高純液氮經液氮過冷器E3后對外輸出液氮。
[0021]上述的增壓透平膨脹機為主軸的一端設置有增壓機Al、另一端設置有膨脹機ETl。
[0022]上述的污氮換熱器E1001、分子篩純化器MS的相關管道上均通過電加熱器EH加熱。
[0023]上述的空氣壓縮機AC與污氮換熱器E1001連通的管道01上、與分子篩純化器MS底部連通的管道05上均設置有污氮氣排空管02、03，污氮氣排空管02、03上設置有放空消聲器SL。
[0024]上述實施例僅為本發明的較佳實施例，并非依此限制本發明的保護范圍，故:凡依本發明的結構、形狀、原理所做的等效變化，均應涵蓋于本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種超低能耗制氮裝置，包括通過管道及閥門連接的精餾塔、冷凝蒸發器、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:空氣依次經空氣過濾器、空氣壓縮機、污氮換熱器、水冷卻器、預冷機組、分子篩純化器及主換熱器后直接進入精餾塔的底部或通過增壓透平膨脹機膨脹增壓后進入精餾塔的底部，在精餾塔底部得到富氧液空，經液空過冷器及節流后送至冷凝蒸發器頂部，與氮氣換熱在冷凝蒸發器形成液氮回流至精餾塔頂部作為精餾塔的回流液，在精餾塔頂部得到高純氮氣，高純氮氣經過主換熱器對外輸出高純氮氣，另一路高純液氮經過液氮過冷器后對外輸出液氮。
2.根據權利要求1所述的一種超低能耗制氮裝置，其特征在于:所述的超低能耗制氮裝置啟動階段，關閉進入精餾塔底部管道上的閥門，增壓空氣經主換熱器及膨脹機膨脹制冷進入精餾塔的底部。
3.根據權利要求1所述的一種超低能耗制氮裝置，其特征在于:所述的膨脹機故障時，關閉膨脹機出口管道上的閥門，增壓空氣經主換熱器及增壓空氣出主換熱器管道上的閥門進入精餾塔的底部，冷量不足部份，利用精餾塔上連通的管道及閥門采用液氮倒灌進行冷量補充。
4.根據權利要求1所述的一種低能耗制氮裝置，其特征在于:所述的增壓透平膨脹機為主軸的一端設置有增壓機、另一端設置有膨脹機。
5.根據權利要求1所述的一種低能耗制氮裝置，其特征在于:所述的污氮換熱器、分子篩純化器的相關管道上均通過電加熱器加熱。
6.根據權利要求1所述的一種低能耗制氮裝置，其特征在于:所述的空氣壓縮機與污氮換熱器連通的管道上、與分子篩純化器底部連通的管道上均設置有污氮氣排空管，污氮氣排空管上設置有放空消聲器。
【文檔編號】F25J3/04GK103759499SQ201410014672
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】陳崇文 申請人:浙江海天氣體有限公司