制备氮的装置和方法

摘要

本发明公开了一种在单塔氮气发生器中分离氮气的装置和方法，其中通过废气的膨胀加入制冷作用。一部分进料空气流在部分冷却后进行汽轮膨胀以增加提供的制冷量，从而得以回收液体氮产物。

主权项

1.一种从空气中分离氮的装置，它包括：用以精馏空气的蒸馏塔(24)，它产生富含氮的塔顶产物(32)和富含氧的液体塔底产物(38)；与所述的蒸馏塔相连的塔顶冷凝器(30)，用以接收所述塔顶产物(32)，该塔顶冷凝器的结构可液化所述的塔顶产物，从而产生用以回流该蒸馏塔的回流物流(34)以及液体产物流(36)；具有通道的主热交换器(12)，这些通道的结构可将经压缩和纯化的空气流的第一部分冷却至适合于精馏的温度，并使经压缩和纯化的空气流的第二部分进行部分冷却；所述主热交换器与所述蒸馏塔相连，使所述的经压缩和纯化的空气流的第一部分引入所述蒸馏塔中；连接于主热交换器的第一膨胀装置(46)和第二膨胀装置(50)，分别用以膨胀部分加温的物流(45)和用以膨胀所述的经压缩和纯化的空气流的第二部分，从而产生至少一种制冷剂流(51)作为所述的第一和第二膨胀装置的产物，所述经压缩和纯化的空气流的所述第二部分以与所述经压缩和纯化的空气流的第一部分在引入与所述蒸馏塔相连的主热交换器时相同的压力提供给所述第二膨胀装置，所述部分加温的物流(45)由液体塔底产物(38)经热交换形成；所述主热交换器通道的结构也可接收和充分加温所述的至少一种制冷剂流，从而引入制冷作用并可产生所述的液体产物流；用于塔顶冷凝器(30)的冷却剂流包含第一冷却剂流(38)；所述的塔顶冷凝器(30)还连接于蒸馏塔(24)以接收第二冷却剂流(40)，该第二冷却剂流(40)包含所述的经压缩和纯化的空气流的第一部分的液相，其氮含量高于所述的塔底产物的氮含量；在所述的塔顶冷凝器(30)与蒸馏塔(24)之间插入一个膨胀阀(44)，用以膨胀所述的第二冷却剂流(40)；有一个循环压缩器(48)连接于所述的塔顶冷凝器(30)，用以将所述的第二冷却剂流(40)再次压缩至蒸馏塔的塔内压力；和所述的主热交换器(12)连接于循环压缩器(48)与蒸馏塔(24)之间，以将经再压缩后的第二冷却剂流(40)返回至所述的蒸馏塔(24)内，而其所述的热交换通道的结构也可使所述的第二冷却剂流冷却至露点温度或其附近。