一種高壓氮和低壓氧的生產方法及裝置的製作方法

2023-06-04 12:29:06

專利名稱：一種高壓氮和低壓氧的生產方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種氣體的生產工藝，尤其是涉及一種生產高壓氮和低壓氧氣的方法 及其裝置。
背景技術：
隨著浮法玻璃、化工等行業的快速發展，對高壓氮氣、低壓氧需求量急劇增大， 而且通常浮法玻璃行業在使用的高純氮氣具有較高的要求，一般氮氣壓力達到0.2 0. 5MPa,純度達 99. 999% (O2 濃度彡 3ppm)。傳統空分流程中，採用氮氣和氧氣的單獨製備工藝。氮氣的製備工藝有單塔正流 制氮流程，其製備的氮氣壓力可達0. 2 0. 3MPa，氮氣提取率55 65% ；單塔返流制氮流 程，其製備的氮氣壓力達0. 4MPa IMPa，氮氣提取率達到43 58% ；雙塔返流制氮流程， 製得的氮氣壓力達0. 2 0. 3MPa，氮氣提取率達60 71%，如中國專利CN2000201071. 2 提供了一種空氣分離製取壓力氮氣的裝置及方法，其採用「雙塔正流」制氮流程，可製得的 氮氣壓力達0. 15 0. 4MPa，氮氣提取率可達78 86%。傳統製取純度99. 6%以上氧氣的空分流程一般採用全低壓增壓空氣膨脹流程，氮 氣純度< 3ppm，氧氣純度達到99. 6%以上，制氧能耗為0. 45-0. 6KWh/匪3，製備過程中，產 生的副產品氮氣壓力< 0. 05MPa,低壓氮氣不能直接輸送，需增加氮氣壓縮機，而且氮氣純 度不能滿足浮法玻璃的需求。在空氣中，氮氣的含量達78%，氧氣含量達21%，無論氮氣製備工藝還是氧氣的 製備工藝都會產生大量的低純度的副產物。傳統的高壓氮與低純氧的製備工藝都會造成大 量能源浪費。為了達到節能減排的要求，從空分過程中直接生產高提取率、帶壓力的高純 氮、低純氧是非常具有價值的。專利US006079223A公開了一種低溫空氣分離系統，將空氣分離成為富氮蒸汽和 富氧液體，在包含精餾段和汽提段的回流冷凝器中精餾得到中純度氮產品，汽提得到中等 純度氧產品，採用該方法生產的氮和氧產品純度低。專利US006230519B1公開了一種生產 氣態氮和氣態氧的低溫空氣分離方法，將空氣低溫精餾並在低壓塔內分離成富氧流體和副 氮流體，然後根據密度不同分別從低壓塔上下部回收氮氣和氧氣，該方法製冷降溫過程復 雜。專利CN1038514A公開了一種生產高壓氧和高壓氮的空氣分離流程，將空氣壓縮、吸附 除雜後通過雙級精餾塔進行精餾，由於氮氣和氧氣均在同一塔內進行精餾，生產效率低。

發明內容
本發明提供了一種生產高壓氮和低壓氧氣的方法，其目的在於克服上述高壓氮和 低壓氧的製備工藝不足，採用三塔制氮制氧，氮和氧在不同塔中進行精餾，同時將氮和氧從 空氣中分離出來，節省了設備投資、降低了能耗、提高了產品附加值，實現了循環經濟效應。本發明一種生產高壓氮和低壓氧氣的方法通過以下技術方案實現其目的一種高壓氮和低壓氧的生產方法，其中，本發明採用三塔精餾的方法同時製取高壓氮氣和低壓氧氣，採用的裝置包括高壓塔、氮塔和氧塔，還包括主換熱器、過冷器、冷卻器 和三座精餾塔；所述高壓塔、氧塔均接有冷凝蒸發器，所述氮塔接有再沸器；所述生產方法包括以下步驟步驟一將常溫空氣通過主換熱器，獲得低溫飽和或過熱的空氣，並將獲得的一部 分低溫飽和或過熱的空氣通入所述高壓塔內精餾；將提取的氮氣經所述高壓塔的冷凝蒸發 器冷凝成液氮，並提取部分液氮，經過冷器降溫後通入所述氮塔中精餾；將精餾獲得的富氧 液通過所述過冷器冷凝後再通過所述高壓塔的冷凝蒸發器，並汽化成富氧氣體，通入所述 氮塔中精餾；步驟二 將另一部分通過主換熱器冷卻後獲得的低溫飽和或過熱的空氣通入所述 氮塔的再沸器冷凝成富氧液後，通入所述高壓塔的冷凝蒸發器並汽化成富氧氣體後通入所 述氮塔內精餾；步驟三在所述氮塔的塔頂提取精餾後得到的帶壓力的高純度氮氣；並在所述氮 塔的塔釜底開設富氧液提取口，提取富氧液，並通入所述氧塔內精餾；步驟四在所述氧塔中提取高純度氧氣。上述的生產方法，其中，將一股常溫空氣經過增壓透平膨脹機增壓、冷卻器和主 換熱器後，在膨脹機中膨脹降溫、降壓成膨脹空氣，並通入所述氮塔中，與所述步驟一中獲 得的液氮、步驟一與步驟二中分別獲得的富氧氣體一同精餾。這種設計可以有效平衡整個 生產體系的能源供應，從而減小外部能源消耗量。上述的生產方法，其中，所述步驟一中，所述膨脹空氣從所述氮塔的塔釜上方至少 一塊精餾塔板的上方進入精餾塔。上述的生產方法，其中，在所述步驟一中，將大部分經所述高壓塔的冷凝蒸發器冷 凝，所述高壓塔精餾提取的氮氣，而產成的液氮返回所述高壓塔中進行回流。上述的生產方法，其中，步驟三中，將部分在所述氮塔中精餾後得到的壓力氮氣通 入所述氧塔的冷凝蒸發器中冷凝成液氮，並返回所述氮塔中進行液氮回流。上述的生產方法，其中，將步驟三中的所述氮塔中的富氧液通入所述氧塔中部，並 向所述氧塔頂部通入部分由所述氧塔的冷凝蒸發器產生的液氮作為回流液，從而提高氧氣 產量。上述的生產方法，其中，步驟四中，在所述氧塔的塔釜處提取高純度帶壓力的液 氧；並在塔頂處提取副產物富氧氣，作為再生氣體。上述的生產方法，其中，將步驟三中的所述氮塔中的富氧液通入所述氧塔中部，並 向所述氧塔頂部通入部分在步驟一中，所述高壓塔中產生的富氧液、或通入部分在步驟二 中，由所述氮塔的再沸器冷凝而成富氧液、或通入部分在所述步驟一中，由所述高壓塔的冷 凝蒸發器所產生的液氮作為回流液，從而提高氧氣產量。一種用於高壓氮和低壓氧的生產方法的裝置，其中，包括高壓塔、氮塔和氧塔，所 述高壓塔和氧塔裝有冷凝蒸發器，所述氮塔裝有再沸器；還包括過冷器、冷卻器、和主熱交 換器；所述裝置的其連接關係為空氣原料管道通過主換熱器與所述高壓塔連接，向所述高壓塔內通入空氣原料； 所述高壓塔設氮氣輸出口，並通過所述高壓塔的冷凝蒸發器連接所述氮塔，將高壓塔內的 液氮送入所述氮塔內精餾；
同時所述主換熱與所述氮塔的再沸器連接，並通過過冷器與連接所述高壓塔的冷 凝蒸發器，將液化後的空氣通入所述高壓塔的冷凝蒸發器；所述高壓塔的塔釜處設富氧液輸出口，並連接所述述高壓塔的冷凝蒸發器，將高 壓塔內的富氧液通入所述冷凝蒸發器中；所述高壓塔的冷凝蒸發器與所述氮塔連接，所述冷凝蒸發器將其中的液體氣化後 通入所述氮塔中，精餾；所述氮塔設有高壓氮氣提取口，提取產品高壓氮氣；並開設富氧液空抽取口，將精 餾獲得的富氧液空通入所述氧塔中，製備低壓氧氣。上述的高壓氮和低壓氧的生產方法的裝置，其中，所述高壓塔還開設回流液進口， 所述回流液進口與所述高壓塔的冷凝蒸發器連接，將所述冷凝蒸發器產生的液氮返回所述 高壓塔中回流；所述氮塔也設有回流液進口，所述氮塔的高壓氮氣提取口與所述氧塔的冷凝蒸發 器連接，且通過所述氧塔的冷凝蒸發器與所述回流液進口連接，將所述冷凝蒸發器中產生 的液氮的返回所述氮塔中作為回流液。所述氧塔也設有回流液進口 ；所述回流液進口與所述高壓塔的富氧液輸出口、或 所述高壓塔的冷凝蒸發器、或所述氮塔再沸器連接、或所述氧塔的冷凝蒸發器連接，補充液 體作為回流液。所述裝置還包括第二條空氣原料管道和增壓透平膨脹機，所述空氣原料管通過依 次連接所述增壓透平膨脹機的增壓端、所述冷卻器、主換熱器、增壓透平膨脹機的膨脹機和 所述氮塔，該管道將原料空氣在經膨脹降溫、降壓後形成的膨脹空氣通入氮塔精餾。上述的生產裝置中，其中，所述的高壓塔內設置50 90塊塔板，且所述高壓塔的 操作壓力控制於0. 75MPa 0. 9MPa ；所述的氮塔內設置45 100塊塔板，控制所述氮塔 的操作壓力於0. 42MPa 0. 55MPa ；所述的氧塔內設置20 80塊塔板，操作壓力控制於 0. 03 0. 06MPa。採用本發明一種高壓氮和低壓氧的生產方法的優點在於1.本發明一種高壓氮和低壓氧的生產方法採用三塔制氮、制氧流程，同時生產壓 力氮、純氧，節省了設備投資、降低能耗，實現循環經濟效應，提高產品附加值，而且在製取 壓力氮的氮塔釜抽取富氧液作為原料，製取純氧的同時，保證了氮氣的高提取率。2.本發明一種高壓氮和低壓氧的生產方法可實現壓力氮氣和純氧的同時回收， 壓力氮氣(其氧含量< 3ppm)的提取率達75 80%，氮氣壓力達0.4 0.5MPa;純氧 (^ 99.6% O2)的提取率可達40 70%，壓力達0. 02 0. 05MPa,而且氧氣、氮氣綜合電 耗僅為0. 18 0. 2KWh/NM3(N2+02)，節能效果更顯著。


圖1為本發明實施方式1的流程圖；圖2為本發明實施方式2的流程圖；圖3為本發明實施方式3的流程圖；圖4為本發明實施方式4的流程圖；圖5為本發明實施方式5的流程其中，1為高壓塔、2為氮塔、3為氧塔、11為高壓塔的冷凝蒸發器、21為氮塔的再 沸器、31為氧塔的冷凝蒸發器、4為主換熱器、5為過冷器、6為冷卻器、71為透平膨脹機增 壓端、72為透平膨脹機、101為純化後的空氣、102為進入主換熱器的空氣、103為出主換熱 器進入高壓塔的富氧液、104為出主換熱器進入氮塔再沸器的富氧液、105為出氮塔再沸器 的液化空氣、106為出氮塔再沸器進入高壓塔的冷凝蒸發器的液化空氣、107為出氮塔再沸 器進入氧塔的液化空氣、201為進入膨脹機增壓端的空氣、202為增壓後的空氣、203為進入 膨脹機前的空氣、204為膨脹後的空氣、300為出高壓塔的氮氣、301出高壓塔的冷凝蒸發器 進入過冷器的液氮、302和302b都為液氮產品、303出過冷器的液氮、304為出過冷器進氮 塔的液氮、305為出過冷器進氧塔的液氮、400為出氮塔的高壓氮氣、401為出氮塔的高壓氮 氣產品、402為出過冷器的高壓氮氣產品、403為出冷箱的高壓氮氣產品、404為進入氧塔的 冷凝蒸發器的高壓氮氣、405為出氧塔的冷凝蒸發器的液氮、406為出所述氧塔的冷凝器進 入所述高壓塔的冷凝蒸發器前的液氮、407為出所述氧塔的冷凝器進入所述氧塔前的液氮、 501為出高壓塔進過冷器的富氧液、502為出過冷器的進入高壓塔的冷凝蒸發器的富氧液、 503為出高壓塔的冷凝蒸發器富氧氣體、504為出過冷器的進入氧塔的富氧液、800為出氧 塔的液氧、801為出氧塔的氧氣、802為出過冷器的氧氣、803為出主換熱器的氧氣產品、901 為出氮塔塔釜的富氧液、902為出過冷器的富氧液、903為出過冷器進氧塔前的富氧液、904 為出氧塔的富氧氣、905為出過冷器的富氧氣、906為出主換熱器的富氧氣。
具體實施例方式實施例1 如圖1所示本發明採用三塔精餾的方法同時生產高壓氮氣和低壓氧氣，所述三 座精餾塔為高壓塔1、氮塔2和氧塔3，所述高壓塔1、氧塔3均接有冷凝蒸發器，高壓塔1的 冷凝蒸發器11設在所述高壓塔1外，而所述氧塔3的冷凝蒸發器31安裝在所述氧塔3的 塔釜內，所述氮塔2的塔釜內裝有再沸器21，本發明的生產裝置還包括主換熱器4、過冷器 5、冷卻器6。其生產高壓氮氣與低壓氧氣的裝置結構及生產步驟流程為將所述主換熱器4的第一原料空氣進口與第一原料空氣管道連接，其第一原料空 氣出口分別與所述高壓塔1的空氣進口、所述氮塔2的再沸器21的空氣進口連接。當壓縮空氣在空氣預冷系統中冷卻，進入分子篩純化系統去除二氧化碳和水分之 後，純化後的常溫空氣101(4680^3/h，0.85MPa)分二股其中一股常溫空氣102(觀80匪3/ h，0. 85MPa)經第一原料空氣管道通入主換熱器4，並冷卻液化成富氧液後再次分二股，一 股 103(2i;35NM7h，0. 83MPa)進入高壓塔 1，精餾。另一股富氧液 104 (745NM3/h，0. 83MPa)進 入氮塔2的再沸器21冷凝成富氧液105。在所述高壓塔1設氮氣輸出口，所述高壓塔1的冷凝蒸發器11設有氮氣進口、液 氮出口、富氧液進口和富氧氣體出口。所述氮氣輸出口與所述高壓塔1的冷凝蒸發器1的 氮氣進口連接，所述冷凝蒸發器11的液氮出口與所述過冷器5連接，且通過所述過冷器5 與所述氮塔2的液氮進口連接；當所述富氧液103經高壓塔1分離成氮氣和富氧液空。提取氮氣300進入高 壓塔冷凝蒸發器11冷凝成液氮，提取所述高壓塔1的冷凝蒸發器11產生的部分液氮 301 (800NM3/h)經過冷器5過冷至溫度達到_170°C左右，經節流閥調節至氮塔2的壓力(大約0. 45MPa)後，進入氮塔2精餾。其中，值得注意的是，所述高壓塔1還設有回流液進口，所述回流液進口與所述高 壓塔1的冷凝蒸發器的液氮出口連接，這樣所述高壓塔1的冷凝器11冷凝獲得的大部分 液氮回流至高壓塔1頂部，作為回流液。將所述氮塔2的再沸器21的富氧液出口與所述高壓塔1的冷凝蒸發器11的富 氧液進口相接，使得所述富氧液105後經節流閥減壓至0. 45MPa富氧液左右的成富氧液空 106，進入高壓塔1的冷凝蒸發器11。所述高壓塔1還設有富氧液輸出口，所述富氧液輸出 口與所述過冷器5連接，且通過所述過冷器5與所述高壓塔1的冷凝蒸發器的富氧液進口 連接，這樣由所述高壓塔釜1精餾產生的富氧液501 (1333NM3/h)經過冷器5過冷後經節流 閥調節至所述高壓塔1的冷凝蒸發器11的壓力(約0. 45MPa)，並進入高壓塔1的冷凝蒸 發器11中。所述高壓塔1的冷凝蒸發器的富氧氣體出口與所述氮塔2的富氧氣體進口連 接，上述富氧液空105與富氧液501 —同蒸發成氣態富氧氣體503，並進入氮塔2的塔釜，精 溜。進入氮塔2中的膨脹空氣204、富氧氣503及液氮303在氮塔2中分離成氮氣400 及富氧液901 (1861NM3/h)；其中氮氣400分二股一股帶壓力的氮氣401從所述氮塔2的 塔頂的高壓氮氣提取口中抽出，並經過冷器5、主換熱器4及冷卻器6復熱出冷箱作後，作為 為氮氣產品403。 在所述氮塔2的塔釜底部設有富氧液抽取口，所述富氧液抽取口與所述過冷器5 連接，且通過所述過冷器5與所述氧塔3的富氧液進口連接，將抽取的富氧液空901，經過冷 器5過冷冷卻，成富氧液902，經節流閥節流，成富氧液903由所述氧塔3的頂部進入所述氧 塔3精餾。所述氮塔2還設有回流液進口，所述回流液進口與所述氧塔3的冷凝蒸發器連接， 且通過所述氧塔3的冷凝蒸發器與所述氮塔2的高壓氮氣提取口連接，所述氧塔3的冷凝 蒸發器31設有氮氣進口和液氮出口，其具體連接方式為，所述氮塔2的高壓氮氣提取口與 所述氧塔3的冷凝蒸發器的氮氣進口連接，所述氧塔3的冷凝蒸發器的液氮出口與所述氮 塔2的回流液進口連接。這樣所述氮塔2中精餾而得的氮氣400的另一股氮氣404進入氧 塔3底部的冷凝蒸發器31冷凝成液氮405與高壓塔輸入的液氮34匯合至氮塔2頂部作為 氮塔2的回流液。所述氧塔3設有低壓氧提取口和富氧再生氣體抽取口 ；所述低壓氧提取口設有所 述氧塔的上段，而所述富氧再生氣體抽取口設有所述氧塔3的頂端。所述富氧液903在氧 塔3中精餾，富氧液分離成氧氣801(505NM3/h，其含氧純度約為99. 6% )及富氧氣體904， 氧氣801從氧塔3的低壓氧提取口抽出經過冷器5、主換熱器4復熱後出冷箱作為產品輸 出803。而所述富氧氣體904從氧塔3頂端的富氧再生氣體抽取口抽出，經過冷器5、主換 熱器4復熱後出冷箱作為純化器的再生氣體906(1350^7h，0. OllMPa)。所述設備還包括增壓透平膨脹機8，所述增壓透平膨脹機8的增壓端進口與第二 原料空氣管道連接，其出口與所述冷卻器5連接，且通過所述冷卻器5與所述主換熱器4的 第二原料空氣進口連接，其第二出口所述增壓透平膨脹機8的膨脹機空氣進口連接，所述 膨脹機的氣體出口與所述氮塔2的膨脹氣體進口連接。且所述氮塔2的膨脹氣體進口位於 所述氮塔2的塔釜上方至少一塊塔板的上方。這樣在整個生產流程中，另一股經純化後的常溫空氣201 (1800匪7h，0. 85MPa)經增壓透平膨脹機增壓端71增壓後202(0. 93MPa)進 入冷卻器6冷卻再進入主換熱器4冷卻，從主換熱器4中部抽出(溫度降至-150°C左右) 進入透平膨脹機72膨脹至接近氮塔壓力204(0. 45MPa，溫度為_168°C左右)進入氮塔2精溜。實施例2 一種高壓氮和低壓氧的生產方法，在實施例1的製備高壓氮氣和低壓氧氣流程的 基礎上，將氮塔產生的富氧液空903通入所述氧塔3中部。並將所述經過冷器5的高壓塔 液氮303分成兩部分，液氮304和液氮305，所述液氮305經節流閥節流，其壓力調節至氧 塔3的壓力後，送入所述氧塔3頂部作為回流液。其採用的裝置結構如圖2所示，所述氧塔 3上段開設回流液進口，且將所述回流液進口與所述氧塔3的冷凝蒸發器液氮出口連接，將 液氮305由所述氧塔3頂部的流液進口通入所述氧塔3內，這樣可以加大所述氧塔3中的 回流液，通過適當降低氮氣的提取率來提高氧氣產量。實施例3 一種高壓氮和低壓氧的生產方法，在實施例1的製備高壓氮氣和低壓氧氣流程的 基礎上，將氮塔產生的富氧液空903通入所述氧塔33中部。且將所述富氧液501離開所述 高壓塔1，且進入所述過冷器5後得到的富氧液分成兩股富氧液502和504，所述富氧液502 進入所述高壓塔1的冷凝蒸發器11，另一股富氧液504經節流閥調節至氧塔3的壓力後， 送入所述氧塔3內為回流液。其採用的裝置結構如圖3所示，在所述氧塔3還設有回流液 進口，所述回流液進口，且將所述回流液進口與所述高壓塔1的富氧液輸出口連接。用於將 所述富氧液504送入所述氧塔內，這樣可以加大所述氧塔3內的回流液，從而適當降低氮氣 的提取率來提高氧氣產量。實施例4一種高壓氮和低壓氧的生產方法，在實施例1的製備高壓氮氣和低壓氧氣流程的 基礎上，將氮塔產生的富氧液空903通入所述氧塔3中部。且將所述氮塔2的再沸器21的 產生的富氧液空105分成兩股富氧液空，富氧液空106和富氧液空107，所述富氧液空106 進入高壓塔1的冷凝蒸發器11，另一股富氧液空107經節流閥調節至所述氧塔3的壓力後， 通入所述氧塔3內，作為回流液。其採用的裝置結構如圖4所示，在氧塔3頂部設回流液進 口，且所述回流液進口與所述氮塔2再沸器21的富氧液出口連接，用於向所述氧塔3內通 入富氧液空107，從而加大了所述氧塔3內的回流液量，通過適當降低氮氣的提取率，提高 氧氣產量。實施例5一種高壓氮和低壓氧的生產方法，在實施例1的製備高壓氮氣和低壓氧氣流程的 基礎上，將氮塔產生的富氧液空903通入所述氧塔3中部。且將所述氧塔3的冷凝蒸發器 31產生的液氮405分成兩股，液氮406和液氮407，所述液氮406進入高壓塔1的冷凝蒸發 器11，另一股液氮407經節流閥調節至所述氧塔3的壓力後，通入所述氧塔3頂部作為回流 液。其採用的裝置如圖5所示，在所述氧塔3開設有回流液進口，且所述回流液進口與所述 氧塔3的冷凝蒸發器31的液氮出口連接，用於向所述氧塔內通入所述液氮407，這樣加大了 所述氧塔3內回流液的量，從而適當降低氮氣的提取率來提高氧氣產量。以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為範例，本發明並不限制於以上描述的具體實施例。對於本領域技術人員而言，任何對本發明進行的等同修改和 替代也都在本發明的範疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和範圍下所作的均等變換和 修改，都應涵蓋在本發明的範圍內。
權利要求
1.一種高壓氮和低壓氧的生產方法，其特徵在於，本發明採用三塔精餾的方法同時制 取高壓氮氣和低壓氧氣，採用的裝置包括高壓塔、氮塔和氧塔，還包括主換熱器、過冷器、冷 卻器和三座精餾塔；所述高壓塔、氧塔均接有冷凝蒸發器，所述氮塔接有再沸器；所述生產方法包括以下步驟步驟一將常溫空氣通過主換熱器，獲得低溫飽和或過熱的空氣，並將獲得的一部分低 溫飽和或過熱的空氣通入所述高壓塔內精餾；將提取的氮氣經所述高壓塔的冷凝蒸發器冷 凝成液氮，並提取部分液氮，經過冷器降溫後通入所述氮塔中精餾；將精餾獲得的富氧液通 過所述過冷器冷凝後再通過所述高壓塔的冷凝蒸發器，並汽化成富氧氣體，通入所述氮塔 中精餾；步驟二 將另一部分通過主換熱器冷卻後獲得的低溫飽和或過熱的空氣通入所述氮塔 的再沸器冷凝成富氧液後，通入所述高壓塔的冷凝蒸發器並汽化成富氧氣體後通入所述氮 塔內精餾；步驟三在所述氮塔的塔頂提取精餾後得到的帶壓力的高純度氮氣；並在所述氮塔的 塔釜底開設富氧液提取口，提取富氧液，並通入所述氧塔內精餾；步驟四在所述氧塔中提取高純度氧氣。
2.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，將一股常溫空氣經過增壓透平膨脹 機增壓、冷卻器和主換熱器後，在膨脹機中膨脹降溫、降壓成膨脹空氣，並通入所述氮塔中， 與所述步驟一中獲得的液氮、步驟一與步驟二中分別獲得的富氧氣體一同精餾。
3.根據權利要求2所述的生產方法，其特徵在於，所述步驟一中，所述膨脹空氣從所述 氮塔的塔釜上方至少一塊精餾塔板的上方進入精餾塔。
4.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，在所述步驟一中，將大部分經所述高 壓塔的冷凝蒸發器冷凝，所述高壓塔精餾提取的氮氣，而產成的液氮返回所述高壓塔中進 行回流。
5.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，步驟三中，將部分在所述氮塔中精餾 後得到的壓力氮氣通入所述氧塔的冷凝蒸發器中冷凝成液氮，並返回所述氮塔中進行液氮 回流。
6.根據權利要求5所述的生產方法，其特徵在於，將步驟三中的所述氮塔中的富氧液 通入所述氧塔中部，並向所述氧塔頂部通入部分由所述氧塔的冷凝蒸發器產生的液氮作為 回流液，從而提高氧氣產量。
7.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，步驟四中，在所述氧塔的塔釜處提取 高純度帶壓力的液氧；並在塔頂處提取副產物富氧氣，作為再生氣體。
8.根據權利要求1所述的生產方法，其特徵在於，將步驟三中的所述氮塔中的富氧液 通入所述氧塔中部，並向所述氧塔頂部通入部分在步驟一中，所述高壓塔中產生的富氧液、 或通入部分在步驟二中，由所述氮塔的再沸器冷凝而成富氧液、或通入部分在所述步驟一 中，由所述高壓塔的冷凝蒸發器所產生的液氮作為回流液，從而提高氧氣產量。
9.一種用於高壓氮和低壓氧的生產方法的裝置，其特徵在於，包括高壓塔、氮塔和氧 塔，所述高壓塔和氧塔裝有冷凝蒸發器，所述氮塔裝有再沸器；還包括過冷器、冷卻器、和主 熱交換器；所述裝置的其連接關係為空氣原料管道通過主換熱器與所述高壓塔連接，向所述高壓塔內通入空氣原料；所述高壓塔設氮氣輸出口，並通過所述高壓塔的冷凝蒸發器連接所述氮塔，將高壓塔內的液氮 送入所述氮塔內精餾；同時所述主換熱與所述氮塔的再沸器連接，並通過過冷器與連接所述高壓塔的冷凝蒸 發器，將液化後的空氣通入所述高壓塔的冷凝蒸發器；所述高壓塔的塔釜處設富氧液輸出口，並連接所述述高壓塔的冷凝蒸發器，將高壓塔 內的富氧液通入所述冷凝蒸發器中；所述高壓塔的冷凝蒸發器與所述氮塔連接，所述冷凝蒸發器將其中的液體氣化後通入 所述氮塔中精餾；所述氮塔設有高壓氮氣提取口，提取產品高壓氮氣；並開設富氧液空抽取口，將精餾獲 得的富氧液空通入所述氧塔中，製備低壓氧氣。
10.根據權利要求9所述的用於高壓氮和低壓氧的生產方法的裝置，其特徵在於，所述 高壓塔還開設回流液進口，所述回流液進口與所述高壓塔的冷凝蒸發器連接，將所述冷凝 蒸發器產生的液氮返回所述高壓塔中回流；所述氮塔也設有回流液進口，所述氮塔的高壓氮氣提取口與所述氧塔的冷凝蒸發器連 接，且通過所述氧塔的冷凝蒸發器與所述回流液進口連接，將所述冷凝蒸發器中產生的液 氮的返回所述氮塔中作為回流液；所述氧塔也設有回流液進口 ；所述回流液進口與所述高壓塔的富氧液輸出口、或所述 高壓塔的冷凝蒸發器、或所述氮塔再沸器連接、或所述氧塔的冷凝蒸發器連接，補充液體作 為回流液；所述裝置還包括第二條空氣原料管道和增壓透平膨脹機，所述空氣原料管通過依次連 接所述增壓透平膨脹機的增壓端、所述冷卻器、主換熱器、增壓透平膨脹機的膨脹機和所述 氮塔，該管道將原料空氣在經膨脹降溫、降壓後形成的膨脹空氣通入氮塔精餾。
全文摘要
本發明涉及一種高壓氮和低壓氧的生產方法及裝置，本發明採用三塔精餾同時製備高壓氮和低壓氧，所述三座精餾塔包括高壓塔、氮塔及氧塔。從所述氮塔中製得高壓氮氣、氧塔中製得低壓氧氣。本發明一種高壓氮和低壓氧的生產方法及裝置可實現壓力氮氣和純氧的同時回收，其中壓力氮氣(其氧含量＜3ppm)的提取率達75～80％，氮氣壓力達0.4～0.5MPa；純氧(≥99.6％O2)的提取率可達40～70％，壓力達0.02～0.05MPa，而且氧氣、氮氣綜合電耗僅為0.18～0.2KWh/NM3(N2+O2)，節能效果更顯著。
文檔編號F25J3/04GK102080921SQ20101060776
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者周大榮 申請人:上海啟元科技發展有限公司, 上海啟元空分技術發展有限公司