一种PPB级超高纯制氮机精馏塔的制作方法

本申请涉及空分设备，尤其是涉及一种ppb级超高纯制氮机精馏塔。

背景技术：

1、随着工业的迅速发展,氮气在化工、电子、冶金、食品、生物、医药等领域获得了广泛的应用,氮气的需求量逐年大幅增加。氮气的化学性质不活泼,在平常状态下表现为很大的惰性,不易与其他物质发生化学反应。因此,氮气在电子、化工、食品、生物、医疗中广泛的用来作为保护气和密封气,一般保护气的纯度要求为99.99%。工业上多数采用深冷精馏法分离制氮：以空气为原料，经过压缩、净化进入主换热器后成为液空，通过空气中各种气体（氧气、氮气、氩气）沸点不同对液空进行低温精馏实现气体的分离，进而完成对液氮的提取。整个气体分离的核心设备为精馏塔，精馏塔的好坏直接决定了氮气纯度以及产量。

2、相关技术中公开了一种低能耗氮气膨胀制冷的双塔纯氮制取的装置,所述装置包括依次连接的空气过滤器、原料空气压缩机、预冷机组、分子筛系统纯化、冷箱,所述冷箱中设有换热器、过冷器,高压氮塔和低压氮塔,其中高压氮塔分为塔底和塔顶,低压氮塔分为塔底和塔顶,高、低压氮塔塔底和塔顶之间均设有过冷器,所述换热器与氮气膨胀机相连接,所述低压氮塔顶还设有一连接外部的管道。

3、上述中的相关技术，发明人认为存在以下缺陷：上述制氮机在制氮过程中常出现氮气纯度上不去，或者氮气纯度下降等问题。

技术实现思路

1、为了提高氮气的纯度，本申请提供一种ppb级超高纯制氮机精馏塔。

2、本申请提供的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔采用如下的技术方案：

3、一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，包括精馏塔本体，所述精馏塔本体包括换热器、高压氮塔、第一冷凝器；所述换热器与所述高压氮塔相互连通，所述高压氮塔底部设置有第一精馏塔底釜，所述高压氮塔顶部设置有第一冷凝器。

4、通过采用上述技术方案，从换热器中出来的富氧液空首先进入高压氮塔底部的第一精馏塔底釜，低温空气不断向上流动，与从下而上的低温回流液接触，因为氧气的沸点最高，因此逐渐被第一冷凝器冷凝液化至第一精馏塔底釜，空气不断的向上流动，高压氮塔顶部氧的含量越来越低，氮的含量越来越高，在高压氮塔的塔顶形成高纯氮气，氧气含量降至1ppb；高压氮塔内一部分高纯氮气进入换热器，经复热后送往客户；另一部分送入高压氮塔内部的第一冷凝器，被温度更低的富氧液空冷凝为液相，全部回流入下方的高压氮塔，形成富氧液空；充分利用高压氮塔中富氧液空和低压氮塔中液氮来增加高压氮塔中的回流比，增大了液氮的提取率以及氮气的纯度；直接从高压氮塔中部提取液氮产品，提取率高耗能低，同时减少了对设备的投资成本。

5、可选的，所述精馏塔本体还包括低压氮塔，过冷器和节流阀v01；所述第一精馏塔底釜通过所述过冷器与所述第一冷凝器相连通，所述过冷器上设置有节流阀；所述高压氮塔与所述低压氮塔之间通过第一管道连通。

6、通过采用上述技术方案，富氧液空通过过冷器降温3-5度后，经过节流阀v01减压降温，送入高压氮塔顶部的第一冷凝器，氮气通过第一冷凝器冷凝为液氮充当回流液，从而富氧液空气化为富氧空气，通过第一管道送入低压氮塔内部。

7、可选的，所述精馏塔本体还包括普氧塔，所述普氧塔通过第二管道与所述高压氮塔相连通。

8、通过采用上述技术方案，部分液体截流后汽化在高压氮塔塔顶形成的污氮气进入普氧塔，普氧塔对形成的污氮气有收集作用。

9、可选的，所述第一管道上设置有加压泵。

10、通过采用上述技术方案，低压氮塔中部分回流的液氮进入加压泵加压后，进入高压氮塔增加回流比，近一步加大了高纯氮的提取率。

11、可选的，所述第一精馏塔底釜内设置有第一液位测量仪。

12、通过采用上述技术方案，第一液位测量仪不仅能够测量第一精馏塔底釜内的液面高度，同时也能够控制第一精馏塔底釜内的液面高度。

13、可选的，所述冷凝器内设置有第二液位测量仪。

14、通过采用上述技术方案，第二液位测量仪不仅能够测量冷凝器内的液面高度，同时也能够控制冷凝器内的液面高度。

15、可选的，所述高压氮塔顶部设置有产品分析仪。

16、通过采用上述技术方案，产品分析仪能够采集高纯氮产品的纯度。

17、可选的，所述高压氮塔顶部设置有压力分析仪。

18、通过采用上述技术方案，压力分析仪能够采集塔顶压力。

19、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

20、1.从换热器中出来的富氧液空首先进入高压氮塔底部的第一精馏塔底釜，低温空气不断向上流动，与从下而上的低温回流液接触，因为氧气的沸点最高，因此逐渐被第一冷凝器冷凝液化至第一精馏塔底釜，空气不断的向上流动，高压氮塔顶部氧的含量越来越低，氮的含量越来越高，在高压氮塔的塔顶形成高纯氮气，氧气含量降至1ppb；高压氮塔内一部分高纯氮气进入换热器，经复热后送往客户；另一部分送入高压氮塔内部的第一冷凝器，被温度更低的富氧液空冷凝为液相，全部回流入下方的高压氮塔，形成富氧液空；充分利用高压氮塔中富氧液空和低压氮塔中液氮来增加高压氮塔中的回流比，增大了液氮的提取率以及氮气的纯度；直接从高压氮塔中部提取液氮产品，提取率高耗能低，同时减少了对设备的投资成本；

21、2.富氧液空通过过冷器降温3-5度后，经过节流阀v01减压降温，送入高压氮塔顶部的第一冷凝器，氮气通过第一冷凝器冷凝为液氮充当回流液，从而富氧液空气化为富氧空气，通过第一管道送入低压氮塔内部；

22、3.部分液体截流后汽化在高压氮塔塔顶形成的污氮气进入普氧塔，普氧塔对形成的污氮气有收集作用。

技术特征：

1.一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：包括精馏塔本体，所述精馏塔本体包括换热器(7)、高压氮塔(1)、第一冷凝器(10)；所述换热器(7)与所述高压氮塔(1)相互连通，所述高压氮塔(1)底部设置有第一精馏塔底釜(8)，所述高压氮塔(1)顶部设置有第一冷凝器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述精馏塔本体还包括低压氮塔(2)和过冷器(12)；所述第一精馏塔底釜(8)通过所述过冷器(12)与所述第一冷凝器(10)相连通，所述过冷器(12)上设置有节流阀(13)v01；所述高压氮塔(1)与所述低压氮塔(2)之间通过第一管道(4)连通。

3.根据权利要求1所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述精馏塔本体还包括普氧塔(3)，所述普氧塔(3)通过第二管道(5)与所述高压氮塔(1)相连通。

4.根据权利要求2所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述第一管道(4)上设置有加压泵(14)。

5.根据权利要求1所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述第一精馏塔底釜(8)内设置有第一液位测量仪(15)。

6.根据权利要求1所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述冷凝器内设置有第二液位测量仪(16)。

7.根据权利要求1所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述高压氮塔(1)顶部设置有产品分析仪(17)。

8.根据权利要求1所述的一种ppb级超高纯制氮机精馏塔，其特征在于：所述高压氮塔(1)顶部设置有压力分析仪(19)。

技术总结
本申请涉及空分设备技术领域，尤其是涉及一种PPB级超高纯制氮机精馏塔，包括精馏塔本体，所述精馏塔本体包括换热器、高压氮塔、第一冷凝器；所述换热器与所述高压氮塔相互连通，所述高压氮塔底部设置有第一精馏塔底釜，所述高压氮塔顶部设置有第一冷凝器。本申请提高了氮气的纯度。

技术研发人员：邓韬,许高坡,邹轩文,陈斌,谢神清,赵厚熙
受保护的技术使用者：广钢气体（深圳）有限公司
技术研发日：20221224
技术公布日：2024/1/12