一种双塔制氮系统的制作方法

本发明涉及制氮设备的，更具体地，涉及一种双塔制氮系统。

背景技术：

1、随着经济发展，科技研发民用工业，都离不开气体工业与低温技术，全球特别是中国的经济增长，使空气分离市场前景看好、形势乐观。石化、电子、化纤、多晶硅等工业的发展需要高纯氮气走越来越多。制氮设备属于国家鼓励发展的节能环保范畴。氮气的化学性质不活泼，在平常的状态下有很大的惰性，不容易与其它物质发生化学反应。因此，氮气在玻璃、炼油、冶金、电子、化学工业中广泛地用来作为保护气，其应用前景非常广阔，是需求急速增长的一种工业气体。

2、现有一种制氮系统，原料空气依次经过空气过滤器、空气压缩机、空冷塔、分子筛后进入主换热器，一部分空气被冷却后进入高压精馏塔，一部分空气被冷却后进入膨胀机后返回主换热器；在高压精馏塔获得的产品氮气一部分经主换热器复热后送至用户管网，一部分与低压精馏塔的富氧液空进行换热；在低压精馏塔获得的纯液氮经液氮泵、二号过冷器后送入高压精馏塔；冷凝蒸发器的富氧液空经过二号过冷器、三号过冷器后送入低压精馏塔的冷凝器，气化后生成的富氧气返回三号过冷器、一号过冷器、主换热器回收冷量，未被气化的富氧液空送至主换热器回收冷量。

3、上述现有的制氮系统，其仅能利用空气制氮，空气被利用的不够充分。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术中的制氮系统原料利用不充分，仅能制氮的问题，提供一种双塔制氮系统、

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双塔制氮系统，其特征在于，包括预冷模块、第一纯化模块、换热器、高压氮塔、第一过冷器、第一冷凝蒸发器、低压氮塔、第二冷凝蒸发器、高纯氧塔及第一再沸器；所述预冷模块与第一纯化模块相连通；所述第一纯化模块与换热器相连通；所述换热器与高压氮塔底部、顶部均相连通；所述第一冷凝蒸发器设于高压氮塔的顶部，且与高压氮塔相连通；所述第一过冷器与高压氮塔底部、第一冷凝蒸发器均相连通；所述低压氮塔的底部与第一冷凝蒸发器相连通，所述第二冷凝蒸发器设于低压氮塔顶部，且第二冷凝蒸发器与低压氮塔相连通、高压氮塔的顶部均连通；所述第一再沸器设于高纯氧塔底部，且第一再沸器与高纯氧塔相连通，所述低压氮塔的中部与高纯氧塔、第一再沸器相连通。

3、预冷模块用于去除空气中的水分，第一纯化模块用于去除空气中的杂质；换热器用于对流体进行加热或冷却；高压氮塔用于对空气进行精馏，高压氮塔的顶部以产生氮气；第一过冷器用于对高压氮塔底部产生的富氧液态空气进行降温；第一冷凝蒸发器用于产生高压氮塔内的回流液，以便对输入高压氮塔的原料空气进行传热、传质；低压氮塔利用高压氮塔底部产生的富氧液态空气来精馏产生氮气；第二冷凝蒸发器用于将低压氮塔中产生的氮气冷凝为作为低压氮塔回流液及高压氮塔补充回流液的液氮；高纯氧塔利用低压氮塔中的液相流体及气相流体来精馏出液氧；第一再沸器用于将来自低压氮塔的气相流体冷凝为液体，也能够将高纯氧塔底部产生的液氧加热为氧气，形成高纯氧产品及高纯氧塔内的上升气。

4、进一步地，还包括自增压罐及高纯液氧槽，所述自增压罐与高纯液氧槽、高纯氧塔的底部相连通；所述高纯液氧槽与换热器相连通。

5、进一步地，所述第一纯化模块包括内部填充有活性氧化铝、分子筛、触媒的第一吸附器及第二吸附器，所述第一吸附器和第二吸附器并联连通。

6、进一步地，还包括利用第一冷凝蒸发器的气体及第二冷凝蒸发器的液体制氧的工业氧气制取模块。

7、进一步地，所述工业氧气制取模块包括工业氧塔、第二再沸器、第二过冷器及液氧泵；所述第二再沸器设于工业氧塔的底部，且第二再沸器与工业氧塔连通，第二再沸器与第一过冷蒸发器的顶部相连通；所述第二过冷器与第二再沸器、工业氧塔、第二冷凝蒸发器相连通；所述液氧泵与工业氧塔的底部相连通。

8、进一步地，还包括粗氪氙提取模块，所述粗氪氙提取模块与第二冷凝蒸发器的底部相连通。

9、进一步地，所述粗氪氙提取模块包括第二纯化模块、精馏塔及第三再沸器，所述第二纯化模块与第二冷凝蒸发器、精馏塔顶部相连通；所述第三再沸器设于精馏塔底部，且第三再沸器与精馏塔相连通。

10、进一步地，所述第二纯化模块包括内部填充有硅胶的第三吸附器及第四吸附器，所述第三吸附器及第二吸附器并联连通。

11、进一步地，还包括膨胀机及消音器，所述膨胀机、消音器均与换热器相连通；所述第一过冷器与第二冷凝蒸发器相连通。

12、本发明还提供一种利用双塔制氮系统进行制氮制氧的方法，包括如下流程：

13、s1.具有一定压力的原料空气注入预冷模块进行除水处理，除水处理完成后，原料空气从预冷模块流入第一纯化模块进行除杂处理，除杂处理完成后得到纯化空气；

14、s2.纯化空气从纯化模块进入换热器进行冷却，得到低温空气，低温空气从换热器进入高压氮塔底部，并开始精馏，精馏完成后，即在高压氮塔的顶部产生超高纯氮气，高压氮塔的底部生成富氧液态空气；超高纯氮气从高压氮塔输入换热器复热，复热后即得产品氮气；高压氮塔底部的富氧液态空气输入第一过冷器进行降温，完成降温后，第一过冷器将富氧液态空气输入第一冷凝蒸发器作为第一冷凝蒸发器的冷源，富氧液态空气在第一冷凝蒸发器内蒸发变为富氧空气；

15、s3.富氧空气输入低压氮塔；低压氮塔的底部生成液态富氧空气，低压氮塔的顶部生成高纯氮气，高纯氮气进入第二冷凝蒸发器冷凝为液氮，液氮的一部分流回低压氮塔，作为低压氮塔的回流液，另一部分增压后注入高压氮塔顶部，作为高压氮塔的回流液；低压氮塔底部的富氧液态空气降压后输入第二冷凝蒸发器作为冷源；第二冷凝蒸发器产生的富氧空气注入第一过冷器，再从第一过冷器注入换热器，换热器对富氧空气进行复热，完成复热后，换热器将富氧空气注入膨胀机，膨胀机对富氧空气进行膨胀，然后膨胀机将膨胀后的富氧空气再次输入换热器进行复热，完成再次复热后，换热器将一部分富氧空气输入纯化模块，另一部分通过消音器排入外界；

16、s4.从低压氮塔的中部抽出气体与液体，将液体输入高纯氧塔顶部作为回流液及原料液将气体输入第一再沸器，第一再沸器将气体冷凝为液态，并输入至高纯氧塔的塔顶作为回流液和原料液；高纯氧塔底部产生的液氧一部分输入第一再沸器，另一部分输入自增压罐，自增压罐将液氧增压后输入高纯液氧槽，高纯液氧槽内的液氧注入换热器进行复热，复热后换热器产出高纯氧产品；

17、s5.将第一冷凝蒸发器内产生的蒸发气体输入第二再沸器进行冷凝，冷凝后产生的液体注入第二过冷器进行过冷操作，过冷操作完成后将液体输入工业氧塔的塔顶作为回流液及原料液；将第二冷凝蒸发器产生的液体输入第二过冷器进行过冷，再将过冷后的液体输入工业氧塔的顶部作为回流液及原料液；工业氧塔底部所产生的液氧一部分通过第二再沸器加热为氧气，氧气留在工业氧塔内作为上升蒸汽，另一部分液氧则通过液氧泵增压后注入换热器，换热器将增压后的液氧进行复热，即得工业氧气；

18、s6.将第二冷凝蒸发器底部的原料液输入第二纯化模块进行除杂，完成除杂后，得到富氧液态空气，将富氧液态空气输入精馏塔顶部作为原料液，第三再沸器向精馏塔内提供上升蒸汽，精馏塔底部即得含有氪氙的液体。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

20、1.通过设置与低压氮塔相连通的高纯氧塔，使得整个系统不但能够利用空气来生产氮气产品，高纯氧塔还能够利用低压氮塔中的液体及气体来产生高纯氧气产品，即整个系统可以利用空气同时产生氮气产品及高纯氧气产品，充分利用作为原料的空气，提高原材料的投入产出比；

21、2.通过设置工业氧气制取模块，其能够利用第一冷凝蒸发器中的蒸气及第二冷凝蒸发器底部的液体来制取工业氧气，再次提升了作为原材料的空气的投入产出比，能够极大地提升工厂的效益；

22、3.通过设置粗氪氙提取模块，其利用第二冷凝蒸发器底部的液体来产生氪氙的液体，再次提升了作为原材料的空气的投入产出比，能够极大地提升工厂的效益。