一种节省占地空间的双塔制氮设备的制作方法

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1.本实用新型涉及工业制氮技术领域，具体为一种节省占地空间的双塔制氮设备。

背景技术：

2.随着石化、石油、电子等行业的发展，对于高纯氮产品的需求越来越多。目前双塔制氮设备凭借其较单塔制氮设备具有更低功耗的优势，已成为主流的制氮设备。双塔制氮设备由于高压氮塔t1引出产品氮气后需要从低压氮塔t2上的冷凝蒸发器k2中补充液氮，由于两者存在压力差，液氮需要加压后才能流入高压氮塔t1，而现有的双塔制氮设备补充液氮的加压方式一般采用在高压氮塔t1和冷凝蒸发器k2间的补液管道上设置液氮泵，实现对冷凝蒸发器k2流出的液氮进行加压，由于液氮泵长时间工作容易损坏，因此通常为两个液氮泵并联设置，实现一备一用，这就导致了双塔制氮设备的冷箱中还需要设置泵隔箱来放置两个液氮泵，导致了冷箱占地面积过大。

技术实现要素：

3.基于此，本实用新型的目的是提供一种节省占地空间的双塔制氮设备，解决现有的双塔制氮设备冷箱占地面积过大的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种节省占地空间的双塔制氮设备，包括空气过滤器、空压机、预冷机组、水分器、分子筛吸附器、透平膨胀机、主换热器、过冷器、高压氮塔t1、冷凝蒸发器k1、低压氮塔t2、冷凝蒸发器k2、至少一个液氮储罐和至少一个汽化器；空气过滤器、空压机、预冷机组、水分器、分子筛吸附器、主换热器、高压氮塔t1、低压氮塔t2依次通过管道连通，高压氮塔t1上端与冷凝蒸发器k1连接，低压氮塔t2上端与冷凝蒸发器k2连接，冷凝蒸发器k2与液氮储罐的入口连通，液氮储罐的出口与汽化器入口连通，汽化器出口与高压氮塔t1顶部连通。
5.进一步的，冷凝蒸发器k2与液氮储罐的入口的连通管道上设有第一控制阀和第一止回阀，汽化器出口与高压氮塔t1顶部的连通管道上设有第二控制阀和第二止回阀。
6.通过设置第一控制阀和第一止回阀，可以方便控制冷凝蒸发器k2中的液氮流入或停止流入液氮储罐，通过设置第二控制阀和第二止回阀，可以方便控制液氮储罐中的液氮回流或停止回流至高压氮塔t1中，实现根据需要控制具体的设备工况。
7.进一步的，液氮储罐包括并联设置的第一液氮储罐和第二液氮储罐，汽化器包括并列设置的第一汽化器和第二汽化器。
8.由于液氮储罐的储液速度和汽化器的放液速度无法保持一致，通过设置2个液氮储罐以及2个汽化器，能够实现当第一液氮储罐存储满液氮后，只需要将其连接的第一控制阀关闭，冷凝蒸发器k2中的液氮即可流入第二液氮储罐中进行存储，此时，第一液氮储罐通过第一汽化器将液氮汽化为加压的氮气补充至高压氮塔t1中，而当第一液氮储罐液氮放空时，关闭第二控制阀，即可相应的切换至第一液氮储罐存储液氮，第二液氮储罐及第二汽化器向高压氮塔t1补液，从而实现补液的不间断工作。
9.综上所述，本实用新型主要具有以下有益效果：
10.本技术的技术方案，创造性的将设备原有的液氮储罐和汽化器进行改造，将汽化器的出口连通高压氮塔t1来实现液氮回流补液，而液氮储罐和汽化器放置于双塔制氮设备已有的储液槽中，无需新增设备空间，省去了现有技术方案采用的液氮泵加压结构，冷箱体积可以更小，具有节省占地空间的效果。
附图说明
11.图1为现有技术双塔制氮设备的整体结构示意图；
12.图2为本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
13.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
14.下面根据本实用新型的整体结构，对其实施例进行说明。
15.如图1所示，现有技术的双塔制氮设备补充液氮的加压方式采用在高压氮塔t1和冷凝蒸发器k2间的补液管道上设置液氮泵1a，实现对冷凝蒸发器k2流出的液氮进行加压，由于液氮泵1长时间工作容易损坏，因此通常为两个液氮泵并联设置，实现一备一用，这就导致了现有技术双塔制氮设备的冷箱2a中还需要设置泵隔箱来放置两个液氮泵1a，导致了冷箱2a占地面积过大。
16.如图2所示，一种节省占地空间的双塔制氮设备，包括空气过滤器1、空压机2、预冷机组3、水分器4、分子筛吸附器5、透平膨胀机6、主换热器7、过冷器8、高压氮塔t1、冷凝蒸发器k1、低压氮塔t2、冷凝蒸发器k2、至少一个液氮储罐9和至少一个汽化器10；空气过滤器1、空压机2、预冷机组3、水分器4、分子筛吸附器5、主换热器7、高压氮塔t1、低压氮塔t2依次通过管道连通，高压氮塔t1上端与冷凝蒸发器k1连接，低压氮塔t2上端与冷凝蒸发器k2连接，冷凝蒸发器k2与液氮储罐9的入口连通，液氮储罐9的出口与汽化器10的入口连通，汽化器10的出口与高压氮塔t1顶部连通。
17.分子筛吸附器5过滤后的空气经主换热器7流入高压氮塔t1，从主换热器7引出部分空气进入透平膨胀机6绝热膨胀，膨胀后空气经主换热器7复热后部分作为再生气，其余放空。分子筛吸附器5过滤后的空气部分引入透平膨胀机6作为轴承气和密封气。
18.在本实施例中，冷凝蒸发器k2与液氮储罐9的入口的连通管道上设有第一控制阀11和第一止回阀12，汽化器10出口与高压氮塔t1顶部的连通管道上设有第二控制阀13和第二止回阀14。
19.通过设置第一控制阀11和第一止回阀12，可以方便控制冷凝蒸发器k2中的液氮流入或停止流入液氮储罐9，通过设置第二控制阀13和第二止回阀14，可以方便控制液氮储罐9中的液氮回流或停止回流至高压氮塔t1中，实现根据需要控制具体的设备工况。
20.在本实施例中，液氮储罐9包括并联设置的第一液氮储罐9a和第二液氮储罐9b，汽化器10包括并列设置的第一汽化器10a和第二汽化器10b。
21.由于液氮储罐9的储液速度和汽化器10的放液速度无法保持一致，通过设置2个液
氮储罐以及2个汽化器，能够实现当第一液氮储罐9a存储满液氮后，只需要将其连接的第一控制阀11关闭，冷凝蒸发器k2中的液氮即可流入第二液氮储罐9b中进行存储，此时，第一液氮储罐9a通过第一汽化器10a将液氮汽化为加压的氮气补充至高压氮塔t1中，而当第一液氮储罐9a液氮放空时，关闭第二控制阀13，即可相应的切换至第一液氮储罐9a存储液氮，第二液氮储罐9b及第二汽化器10b向高压氮塔t1补液，从而实现补液的不间断工作。
22.上述其他各部件的功能如下：
23.空气过滤器1，用于过滤原料空气中的灰尘和其他杂质；
24.空压机2，用于将过滤后的原料空气压缩至设定压力；
25.预冷机组3，用于将压缩后的原料空气预冷；
26.水分器4，用于分离预冷后的原料空气中的水份；
27.分子筛吸附器5，用于将干燥后的原料空气纯化，进一步去除水份、二氧化碳、乙炔等物质；
28.透平膨胀机6，用于纯氮反流膨胀获得主换热器7所需的冷量；
29.主换热器7，用于将过滤、压缩、预冷、干燥、纯化后的原料空气冷却；用于将过冷、膨胀后的纯氮复热；
30.过冷器8，用于将液空、液氮过冷、将污氮气复热；
31.高压氮塔t1，用于将过滤、压缩、预冷、干燥、纯化、冷却后的原料空气低温精馏而分离为高压氮气和液空；
32.冷凝蒸发器k1，用于将高压氮气和富氧液空进行换热，高压氮气液化为液氮，富氧液空汽化作为低压氮塔t211的上升气；
33.低压氮塔t2，用于将膨胀后的空气和液空精馏为低压氮气和富氧液空；
34.冷凝蒸发器k2，用于将富氧液空和低压氮气进行换热，低压氮气被冷凝为低压液氮，富氧液空被汽化为污氮气；
35.液氮储罐9，用于存储由冷凝蒸发器k2引入的液氮；
36.汽化器10，用于将液氮储罐9引入的液氮加压汽化为氮气。
37.本实用新型制取纯氮的步骤为：
38.原料空气在空气过滤器1中去除灰尘和机械杂质后，进入空压机2，将空气压缩到～0.68mpag后，进入预冷机组4预冷，温度降到5-10℃，再进入两只相互切换使用的分子筛吸附器5，吸附掉空气中的h2o、co2、c2h2等杂质。
39.从主换热器7引出部分空气进入透平膨胀机6绝热膨胀提供主换热器7所需的冷量，净化后的空气经主换热器7冷却至液化后进入高压氮塔t1精馏，带湿液空进入高压氮塔t1塔釜后，蒸汽部分作为上升蒸汽与高压氮塔t1顶部的回流液在各块塔板上依次进行热质交换，最后在高压氮塔t1顶部获得高纯度的氮气，氮气在冷凝蒸发器k1中被上塔底部液空冷凝液化为液氮，一部分液氮作为回流液参与高压氮塔t1精馏，其余液氮抽出作为液氮产品。
40.液空由高压氮塔t1塔釜抽出经过冷器8过冷并节流后送入高压氮塔t1顶部冷凝蒸发器k1，在冷凝蒸发器k1中部分液空被高压氮塔t1氮气蒸发，蒸发后获得的污氮气被抽入低压氮塔t2底部作为上升气源参与精馏，在低压氮塔t2中污氮气分离为氮气和高纯度液空，低压氮塔t2顶部氮气引入顶部冷凝蒸发器k2被液化为液氮，液氮部分作为低压氮塔t2
回流液，其余液氮经液氮储罐9和汽化器10加压后作为高压氮塔t1的回流液。
41.液氮储罐9和汽化器10是双塔制氮设备原有的，其放置于储液槽中，无需新增设备空间，本实用新型方案省去了现有技术方案采用的液氮泵加压结构，冷箱体积可以更小，具有节省占地空间的效果。
42.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，但本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对实用新型的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：

1.一种节省占地空间的双塔制氮设备，其特征在于：包括空气过滤器、空压机、预冷机组、水分器、分子筛吸附器、透平膨胀机、主换热器、过冷器、高压氮塔t1、冷凝蒸发器k1、低压氮塔t2、冷凝蒸发器k2、至少一个液氮储罐和至少一个汽化器；所述空气过滤器、空压机、预冷机组、水分器、分子筛吸附器、主换热器、高压氮塔t1、低压氮塔t2依次通过管道连通，所述高压氮塔t1上端与冷凝蒸发器k1连接，所述低压氮塔t2上端与冷凝蒸发器k2连接，所述冷凝蒸发器k2与液氮储罐的入口连通，所述液氮储罐的出口与汽化器入口连通，所述汽化器出口与高压氮塔t1顶部连通。2.根据权利要求1所述的一种节省占地空间的双塔制氮设备，其特征在于：所述冷凝蒸发器k2与液氮储罐的入口的连通管道上设有第一控制阀和第一止回阀，所述汽化器出口与高压氮塔t1顶部的连通管道上设有第二控制阀和第二止回阀。3.根据权利要求2所述的一种节省占地空间的双塔制氮设备，其特征在于：所述液氮储罐包括并联设置的第一液氮储罐和第二液氮储罐，所述汽化器包括并列设置的第一汽化器和第二汽化器。

技术总结

本实用新型公开了一种节省占地空间的双塔制氮设备，包括空气过滤器、空压机、预冷机组、水分器、分子筛吸附器、透平膨胀机、主换热器、过冷器、高压氮塔T1、冷凝蒸发器K1、低压氮塔T2、冷凝蒸发器K2、至少一个液氮储罐和至少一个汽化器；空气过滤器、空压机、预冷机组、水分器、分子筛吸附器、主换热器、高压氮塔T1、低压氮塔T2依次通过管道连通，高压氮塔T1上端与冷凝蒸发器K1连接，低压氮塔T2上端与冷凝蒸发器K2连接，冷凝蒸发器K2与液氮储罐的入口连通，液氮储罐的出口与汽化器入口连通，汽化器出口与高压氮塔T1顶部连通。本实用新型省去了现有技术采用的液氮泵加压结构，冷箱体积可以更小，具有节省占地空间的效果。具有节省占地空间的效果。具有节省占地空间的效果。