1.本发明涉及氮气生产技术领域，具体为一种单级精馏废气返流膨胀氮气增压工艺。


背景技术：

2.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，目前在对废气净化的过程中会产生大量的氮气，但是这种过滤产生的附属氮气一般呈气体状态，直接与废气一同排出，所以亟需推出一种单级精馏废气返流膨胀氮气增压工艺。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种单级精馏废气返流膨胀氮气增压工艺，具备节能的优点，解决了解决上述背景技术提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种单级精馏废气返流膨胀氮气增压工艺，包括如下步骤：s1、首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；s2、然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；s3、将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；s4、在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
5.优选的，所述s1中的填料塔采用规整填料塔，且填料采用陶瓷材料。
6.优选的，所述s2中纯化器设置有气流均分器，所述主换热器采用电加热棒进行加热。
7.优选的，所述s2中富氧后增压返流膨胀氮气中的冷量由增压透平膨胀机提供。
8.优选的，所述s4主换热器部分冷却至243-252k后抽出，经低温冷冻机冷却至233-242k后引入主换热器继续冷却。
9.优选的，所述s4中增压后的氮气其压力为20-30个标准大气压。
10.优选的，所述s4中增压透平膨胀机采用气体轴承增压透平膨胀机。
11.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：通过采用本发明设计的增压工艺，能够在过滤净化废气的过程中，通过对附属氮气进行增压，从而获得氮气产品，并且通过对其进行加热加压，能够得到高纯度的氮气，本工艺简单，且本发明经增压透平膨胀机增压端增压后引出氮气经冷却节流的液氮，该股氮气压力高，经过主换热器被返流气体冷却时易液化，进一步降低装置能耗。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.本发明提供一种技术方案：一种单级精馏废气返流膨胀氮气增压工艺，包括如下步骤：s1、首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；s2、然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；s3、将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；s4、在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
14.实施例一：首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
15.实施例二：在实施例一中，再加上下述工序：
所述s1中的填料塔采用规整填料塔，且填料采用陶瓷材料。
16.首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
17.实施例三：在实施例二中，再加上下述工序：所述s2中纯化器设置有气流均分器，所述主换热器采用电加热棒进行加热。
18.首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
19.实施例四：在实施例三中，再加上下述工序：所述s2中富氧后增压返流膨胀氮气中的冷量由增压透平膨胀机提供。
20.首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精
馏塔顶部参与精馏。
21.实施例五：在实施例四中，再加上下述工序：所述s4主换热器部分冷却至243-252k后抽出，经低温冷冻机冷却至233-242k后引入主换热器继续冷却。
22.首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
23.实施例六：在实施例五中，再加上下述工序：所述s4中增压后的氮气其压力为20-30个标准大气压。
24.首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
25.实施例七：在实施例六中，再加上下述工序：所述s4中增压透平膨胀机采用气体轴承增压透平膨胀机。
26.首选将废气经填料塔去掉杂质后由空气压缩机压缩至所需的压力，经预冷机预冷后，进入纯化器；然后在纯化器中吸附掉废气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后进入分馏塔，接着废气在分馏塔中经主换热器与返流之富氧气及氮气进行换热而冷却到饱和温度后进入精馏塔进行精馏，在精馏塔的顶部得到高纯度氮气；将上述步骤得到的高纯度氮气一部份作为产品氮气，经主换热器复热后出分馏塔，送至用户；另一部份经冷凝蒸发器冷凝液化，所得液氮的一部份作为产品输出；最后在精馏的过程中，精馏塔顶部部分压力氮气经主
换热器复热后出冷箱进入循环氮压机增压并冷却，冷却后的中压氮气引出部分作为中压氮气产品，其余经增压透平膨胀机增压端增压并冷却后进入主换热器，经部分冷却后引入低温冷冻机冷却，后引入主换热器继续冷却后抽出部分进入增压透平膨胀机膨胀，膨胀后氮气经主换热器复热后出冷箱进入循环氮压机循环，其余部分继续冷却至液化后节流进入精馏塔顶部参与精馏。
27.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。