一种空分精馏系统的污氮气排放装置的制作方法

本技术涉及空分精馏系统的污氮气排放设备领域，具体涉及一种空分精馏系统的污氮气排放装置。

背景技术：

1、空分精馏系统主要工艺为，原料空气通过自洁式空气过滤器后进入空气压缩机，经后冷却器后进入空气预冷机冷却到 8℃，经水分离器分离去空气中游离态的水分。在分子筛吸附器中除去水分二氧化碳、乙炔等碳氢化合物的空气进入主换热器其中大部分出主换热器后进入下塔，一部分液化成液空，另一部分上升进行第一次精馏。在精馏塔中上升气体与下流液体充分接触，传热传质后上升气体中氮的浓度增加，在下塔顶部的纯氮气进入主冷凝蒸发器被冷凝成液氮，在氮气冷凝的同时，主冷凝蒸发器中的液氧得到汽化，液氮一部分作为下塔的回流液，其余液氨经过节流进入上塔参与精馏。另一部分空气从主换热器的中部取出后进入透平膨胀机产生冷量。在下塔底部的富氧液空，经过冷器过冷后节流进入上塔参与精馏。在上塔内得到的产品氮气、产品氧气和污氮气。

2、其中，污氮气是含有不凝杂质气体以及少量氧气的氮气，污氮气的作用在整个空分精馏系统中有四个，第一是利用精馏塔中排出的污氮气作为冷源输送至主换热器和进入主换热器的原料空气进行换热，从而降低进入精馏塔的原料空气的温度；第二是利用利用精馏塔中排出的污氮气作为过冷器的冷源从而降低进入上塔的富氧液空的温度、由主冷凝换热器热源通道输送的部分液氮的温度以及由主冷凝换热器冷源通道输送的液氧的温度；第三是利用通过主换热器的污氮气作为空分系统中分子筛吸附器的脱附气；第四则是利用通过主换热器作为水冷塔的冷源，从而降低输送至空冷塔降温水的温度。

3、常规空分工艺，污氮气首先作为过冷器的冷源依次沿着温度从低至高对富氧液空、液氮以及液氧进行降温；在作为过冷器冷源的过程中损失一部分携带的冷量后，然后再作为主换热器的其中一个冷源再和作为热源的输送给主换热器的原料空气进行换热；上述工艺仅仅只利用了污氮气自身所携带的冷量，但是由于从精馏塔排放的污氮气自身是携带有相应的压力的，该部分压力并未转化成冷量用于相应液体介质的降温，从能量利用上来说仍然具有可开发空间，并且由于如若液体介质首次过冷未达到理想的目标要求，后续再次降温工艺也相对更为繁琐；并且原料空气在进入精馏塔之前获取更低的温度，也能使原料空气在精馏塔进行精馏过程变得更为容易，而现有技术中如若改变进入精馏塔的原料空气的温度，则需要利用更高压力的原料空气进入透平膨胀机进行膨胀做功才可以获取，但是更高的压力就以为相应的原料空气的压缩机需要付出更多的输出功率，因此，应当从实际工艺上，综合调整工艺要求，原料空气在进入精馏塔之前能够获取更低的温度和用于相应液体介质的降温，从而相应的降低企业运营成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能够充分利用污氮气自身携带的温度和压力对原料空气以及相应液体介质进行降温的空分精馏系统的污氮气排放装置，用于克服现有技术中缺陷。

2、本实用新型采用的技术方案为：一种空分精馏系统的污氮气排放装置，包括用于空分精馏系统气体进行热交换的主换热器和精馏塔，所述的精馏塔从上至下依次包括上塔、主冷凝换热器和下塔，主冷凝换热器上设置有液氮输送总管和液氧输送管，所述的上塔和主换热器上设置有第一污氮气输送管，第一污氮气输送管的出口端上设置有第一透平膨胀机膨胀端的进口，第一透平膨胀机膨胀端的出口和主换热器上设置有第二污氮气输送管，第二污氮气输送管和液氮输送总管上设置有第一过冷器，第二污氮气输送管和液氧输送管上设置有第二过冷器，第二污氮气输送管的出口端和主换热器之间的第二污氮气输送管上设置有第一调节阀，第一调节阀和主换热器之间的第二污氮气输送管上设置有第三污氮气输送管的进口端，第三污氮气输送管上设置有第二调节阀。

3、优选的，所述的上塔和下塔上设置有富氧液空输送管，富氧液空输送管上设置有第三调节阀，富氧液空输送管和第二污氮气输送管上设置有第三过冷器，所述的下塔上设置有液位传感器。

4、优选的，所述的第一透平膨胀机的增压端安装在第三污氮气输送管和主换热器之间的第二污氮气输送管上，第三污氮气输送管的出口端上设置有副换热器冷源通道的进口，副换热器冷源通道的出口上设置有第四污氮气输送管，第四污氮气输送管上设置有气体流量传感器和电加热器。

5、优选的，所述的主冷凝换热器热源通道的进口和下塔顶部设置有高压氮气输送管，主冷凝换热器与第一过冷器之间的液氮输送总管和下塔上设置有第一液氮输送支管，液氮输送总管的出口端与第一过冷器之间的液氮输送总管上设置有第四调节阀，第四调节阀与第一过冷器之间的液氮输送总管和上塔上设置有第二液氮输送支管，第二液氮输送支管、第一液氮输送支管和高压氮气输送管上均分别设置有第五调节阀。

6、优选的，还包括空气输送总管，空气输送总管上设置有第二透平膨胀机的增压端，空气输送总管、主换热器和第二透平膨胀机膨胀端的进口设置有第一空气输送支管，第二透平膨胀机膨胀端的出口和上塔上设置有第二空气输送支管，空气输送总管、主换热器和下塔上设置有第三空气输送支管，第三空气输送支管和第一空气输送支管上均分别设置有第六调节阀。

7、优选的，所述的气体流量传感器和电加热器之间的第四污氮气输送管上设置有第一温度传感器，第四污氮气输送管的出口端和电加热器之间的第四污氮气输送管上设置有第二温度传感器。

8、优选的，所述的副换热器的热源通道上设置有循环水回收总管，循环水回收总管的出口端上设置有冷却塔，副换热器和冷却塔之间的循环水回收总管上设置有第三温度传感器。

9、本实用新型有益效果是：首先，本实用新型充分利用污氮气自身携带的温度并且利用了污氮气自身的压力做功进行制冷，实现了对原料空气以及相应液体介质进行降温。

10、其次，本实用新型所述的下塔上设置有液位传感器，安装液位传感器便于反馈液位高度。

11、最后，本实用新型所述的气体流量传感器和电加热器之间的第四污氮气输送管上设置有第一温度传感器，第四污氮气输送管的出口端和电加热器之间的第四污氮气输送管上设置有第二温度传感器；安装第一温度传感器以及第二温度传感器均便于反馈相应的温度参数。

12、本实用新型具有结构简单，操作方便，设计巧妙，大大提高了工作效率，具有很好的社会和经济效益，是易于推广使用的产品。

技术特征：

1.一种空分精馏系统的污氮气排放装置，包括用于空分精馏系统气体进行热交换的主换热器（1）和精馏塔，所述的精馏塔从上至下依次包括上塔（2）、主冷凝换热器（3）和下塔（4），主冷凝换热器（3）上设置有液氮输送总管（5）和液氧输送管（6），其特征在于：所述的上塔（2）和主换热器（1）上设置有第一污氮气输送管（7），第一污氮气输送管（7）的出口端上设置有第一透平膨胀机（8）膨胀端的进口，第一透平膨胀机（8）膨胀端的出口和主换热器（1）上设置有第二污氮气输送管（9），第二污氮气输送管（9）和液氮输送总管（5）上设置有第一过冷器（10），第二污氮气输送管（9）和液氧输送管（6）上设置有第二过冷器（11），第二污氮气输送管（9）的出口端和主换热器（1）之间的第二污氮气输送管（9）上设置有第一调节阀（12），第一调节阀（12）和主换热器（1）之间的第二污氮气输送管（9）上设置有第三污氮气输送管（13）的进口端，第三污氮气输送管（13）上设置有第二调节阀（14）。

2.根据权利要求1所述的空分精馏系统的污氮气排放装置，其特征在于：所述的上塔（2）和下塔（4）上设置有富氧液空输送管（15），富氧液空输送管（15）上设置有第三调节阀（16），富氧液空输送管（15）和第二污氮气输送管（9）上设置有第三过冷器（17），所述的下塔（4）上设置有液位传感器（33）。

3.根据权利要求1所述的空分精馏系统的污氮气排放装置，其特征在于：所述的第一透平膨胀机（8）的增压端安装在第三污氮气输送管（13）和主换热器（1）之间的第二污氮气输送管（9）上，第三污氮气输送管（13）的出口端上设置有副换热器（18）冷源通道的进口，副换热器（18）冷源通道的出口上设置有第四污氮气输送管（19），第四污氮气输送管（19）上设置有气体流量传感器（20）和电加热器（21）。

4.根据权利要求1所述的空分精馏系统的污氮气排放装置，其特征在于：所述的主冷凝换热器（3）热源通道的进口和下塔（4）顶部设置有高压氮气输送管（22），主冷凝换热器（3）与第一过冷器（10）之间的液氮输送总管（5）和下塔（4）上设置有第一液氮输送支管（23），液氮输送总管（5）的出口端与第一过冷器（10）之间的液氮输送总管（5）上设置有第四调节阀（24），第四调节阀（24）与第一过冷器（10）之间的液氮输送总管（5）和上塔（2）上设置有第二液氮输送支管（25），第二液氮输送支管（25）、第一液氮输送支管（23）和高压氮气输送管（22）上均分别设置有第五调节阀（26）。

5.根据权利要求1所述的空分精馏系统的污氮气排放装置，其特征在于：还包括空气输送总管（27），空气输送总管（27）上设置有第二透平膨胀机（28）的增压端，空气输送总管（27）、主换热器（1）和第二透平膨胀机（28）膨胀端的进口设置有第一空气输送支管（29），第二透平膨胀机（28）膨胀端的出口和上塔（2）上设置有第二空气输送支管（30），空气输送总管（27）、主换热器（1）和下塔（4）上设置有第三空气输送支管（31），第三空气输送支管（31）和第一空气输送支管（29）上均分别设置有第六调节阀（32）。

6.根据权利要求3所述的空分精馏系统的污氮气排放装置，其特征在于：所述的气体流量传感器（20）和电加热器（21）之间的第四污氮气输送管（19）上设置有第一温度传感器（34），第四污氮气输送管（19）的出口端和电加热器（21）之间的第四污氮气输送管（19）上设置有第二温度传感器（35）。

7.根据权利要求3所述的空分精馏系统的污氮气排放装置，其特征在于：所述的副换热器（18）的热源通道上设置有循环水回收总管（36），循环水回收总管（36）的出口端上设置有冷却塔（37），副换热器（18）和冷却塔（37）之间的循环水回收总管（36）上设置有第三温度传感器（38）。

技术总结本技术涉及一种空分精馏系统的污氮气排放装置，包括主换热器和精馏塔，精馏塔包括上塔、主冷凝换热器和下塔，主冷凝换热器上设有液氮输送总管和液氧输送管，上塔和主换热器上设有第一污氮气输送管，第一污氮气输送管上设有第一透平膨胀机膨胀端，第一透平膨胀机膨胀端和主换热器上设有第二污氮气输送管，第二污氮气输送管和液氮输送总管上设有第一过冷器，第二污氮气输送管和液氧输送管上设有第二过冷器，第二污氮气输送管上设有第一调节阀，第二污氮气输送管上设有第三污氮气输送管，第三污氮气输送管上设有第二调节阀。充分利用污氮气自身携带的温度和压力对相应介质进行降温。本技术调节、使用方便，具有广泛的市场前景。技术研发人员：王梦抒,杨龙琦,谷茂泽,张联军受保护的技术使用者：开封黄河空分集团有限公司技术研发日：20230918技术公布日：2024/5/16