CN108862213A

CN108862213A - 氮气纯化尾气回收利用系统

Info

Publication number: CN108862213A
Application number: CN201810961652.XA
Authority: CN
Inventors: 尹泉生; 陈学军; 耿海萍; 吴雪华
Original assignee: Suzhou Chuangyou Purification Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Chuangyou Purification Technology Co Ltd
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明提供一种氮气纯化尾气回收利用系统，具体涉及制氮技术领域，包括第一冷却器、汽水分离器、第一回收干燥器、第二回收干燥器和第一氮气罐，第一管道与第一冷却器相连，第一冷却器与汽水分离器通过管道相连，汽水分离器出气口连接第二管道，第二管道分别与两个第一支管相连通，两个第一支管分别与第一回收干燥器和第二回收干燥器相连通，第一回收干燥器和第二回收干燥器分别连接第三支管，第三支管均与第四管道相连通，第四管道上设有与其连通的回流管道，回流管道另一端连接两个第四支管，两个第四支管分别与两个第三支管相连通，第四管道与第一氮气罐进气口相连。本发明具有可将氮气纯化装置排出的再生尾气回收利用，降低能耗的优点。

Description

氮气纯化尾气回收利用系统

技术领域

本发明属于制氮技术领域，具体涉及一种氮气纯化尾气回收利用系统。

背景技术

氮气通常状况下是一种无色无味的气体，在空气中的含量约为78％，是空气中含量最高的气体，取之不竭，用之不尽。氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应。由于氮气的化学惰性，经常被用作保护性气体，可用于食品行业的水果蔬菜保鲜、金属机械行业的保护热处理、化工行业的密封氮气及事故氮气、中药防腐、茶叶保色等很多方面。在各种制氮工艺中，以空气为原料，采用变压吸附方式制氮是目前最常用的制氮方式之一，可提取得到纯度99％以上的氮气。一般来说，该纯度的氮气可满足大多数用户的用气标准。但对于食品、啤酒、饮料、制药、精密加工等行业，要求成品氮气无菌、无异味、无尘等，就要对氮气进行进一步的净化处理，处理后最终的氮气纯度可达到99.999％～99.9999％。

对于变压吸附制氮装置所产生的普氮，进一步净化处理为高纯氮的方法有多种，其中“加氢除氧”是目前最常用的工艺之一。该种方法是在催化剂存在条件下，普氮中的杂质氧气和氢气反应生成水汽，大部水汽经冷凝后排出，再经过冷冻干燥后，初步除水的氮气进入由两塔组成的吸附干燥器。一塔工作，一塔再生，两塔轮番工作，经深度除水后即有连续的高纯氮气流出。在干燥器内吸附剂再生过程中，需要用约10％左右的高纯氮气通入再生塔进行吹扫，将加热过程中从吸附剂内解析出来的水汽吹出干燥器。作为装置再生过程中产生的尾气，该部分含水汽的氮气通常是直接排掉。由于该部分氮气中仅含有一些水汽，如果通过处理装置将气体中的水汽除去，并将该部分气体回收利用，相比于直接排掉可节约制氮系统10％左右的能耗。

因此，急需一种对氮气纯化装置的再生尾气进行回收利用，节约系统的制氮成本的氮气纯化尾气回收利用系统。

发明内容

为了解决现有氮气纯化装置排出的再生尾气直接排掉，不能回收利用的问题，本发明的目的是提供一种氮气纯化尾气回收利用系统，具有可将氮气纯化装置排出的再生尾气回收利用，降低能耗的优点。

本发明提供了如下的技术方案：

一种氮气纯化尾气回收利用系统，包括第一冷却器、汽水分离器、第一回收干燥器、第二回收干燥器和第一氮气罐，再生尾气进气的第一管道与所述第一冷却器相连，所述第一冷却器与所述汽水分离器通过管道相连，所述汽水分离器出气口连接第二管道，所述第二管道分别与两个第一支管相连通，两个所述第一支管分别与所述第一回收干燥器和所述第二回收干燥器的进气口相连通，两个所述第一支管上分别连接第二支管，所述第二支管均与所述第三管道相连通，所述第一回收干燥器和所述第二回收干燥器的出气端分别连接第三支管，所述第三支管均与第四管道相连通，所述第四管道上设有与其连通的回流管道，所述回流管道的另一端连接两个第四支管，两个所述第四支管分别与两个所述第三支管相连通，所述第四管道与所述第一氮气罐进气口相连，所述第四管道上还连接有两个第五支管，所述第五支管位于所述第三支管与所述第四管道连接处的两侧，所述第一氮气罐的出气口连接有第五管道。

优选的，所述第一管道的外部还套有冷却水套管。

优选的，所述第一冷却器和所述汽水分离器的底部均连接有电子排水器，所述第一回收干燥器和所述第二回收干燥器的底端均连接有肉丝球阀，两个所述第一支管上均设有第一气动阀，两个所述第二支管上均设有第二气动阀，两个所述第三支管上均设有第三气动阀，两个所述第四支管上均设有第四气动阀和第一压力表，所述回流管道沿回流方向依次设有第一截止阀、第二压力表和第一流量计，所述第五支管上设有第二截止阀，所述第四管道上依次设有第三截止阀、第三压力表和第二流量计。

优选的，所述第一氮气罐的顶端设有安全阀，所述第一氮气罐的底端设有排污阀。

优选的，所述第一冷却器选用列管式冷却器。

本发明的有益效果是：本发明所开发的氮气纯化尾气回收利用系统，是通过对常规制氮系统工艺进行改进，将常规工艺中氮气纯化装置直接排放掉的含水尾气进行回收利用，可通过管道冷却对再生尾气进行初步降温，然后将气体通入第一冷却器和汽水分离器，除去再生尾气中的大部分水，最后将气体尾气净化处理装置中深度除水干燥，除水回收后的氮气经过第一氮气罐缓冲，可供给前级的变压吸附制氮装置作为反吹气使用，将变压吸附制氮过程中解析出来的氧气吹出吸附塔，在变压吸附制氮系统的氮气纯化过程中，纯化装置再生的用气量约为产气量的10％，将这部分氮气回收利用后，整个制氮系统的能耗可对应降低10％左右，从而可以节约整个系统的生产运行成本。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明工作时结构示意图；

图中标记为：1、第一冷却器；2、汽水分离器；3、第一回收干燥器；4、第二回收干燥器；5、第一氮气罐；6、冷却水套管；10、第一管道；20、第二管道；21、第一支管；22、第二支管；23、第三管道；30、第四管道；31、第三支管；32、回流管道；33、第四支管；40、第五支管；50、第五管道；100、变压吸附制氮装置；200、第一吸附塔；300、第二吸附塔；400、第二氮气罐；1000、氮气纯化装置；2000、预混罐；3000、除氧器；4000、第二冷却器；5000、冷干机；6000、第一纯化干燥器；7000、第二纯化干燥器；A、电子排水器；B、肉丝球阀；C、第一气动阀；D、第二气动阀；E、第三气动阀；F、第四气动阀；G、第一压力表；H、第一截止阀；I、第二压力表；J、第一流量计；K、第二截止阀；L、第三截止阀；M、第三压力表；N、第二流量计；O、安全阀；P、排污阀；a、再生尾气；b、纯氮气；c、压缩空气；d、高纯氮气。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明的具体实施方式。

如图1所示，一种氮气纯化尾气回收利用系统，包括第一冷却器1、汽水分离器2、第一回收干燥器3、第二回收干燥器4和第一氮气罐5，再生尾气a进气的第一管道10与第一冷却器1相连，第一冷却器1选用列管式冷却器，第一冷却器1与汽水分离器2通过管道相连，汽水分离器2出气口连接第二管道20，第二管道20分别与两个第一支管21相连通，两个第一支管21分别与第一回收干燥器3和第二回收干燥器4的进气口相连通，两个第一支管21上分别连接第二支管22，第二支管22均与第三管道23相连通，第一回收干燥器3和第二回收干燥器4的出气端分别连接第三支管31，第三支管31均与第四管道30相连通，第四管道30上设有与其连通的回流管道32，回流管道32的另一端连接两个第四支管33，两个第四支管33分别与两个第三支管31相连通，第四管道30与第一氮气罐5进气口相连，第四管道30上还连接有两个第五支管40，第五支管40位于第三支管31与第四管道30连接处的两侧，第一氮气罐5的出气口连接有第五管道50，第一管道10的外部还套有冷却水套管6。

具体的，第一冷却器1和汽水分离器2的底部均连接有电子排水器A，第一回收干燥器3和第二回收干燥器4的底端均连接有肉丝球阀B，两个第一支管21上均设有第一气动阀C，两个第二支管22上均设有第二气动阀D，两个第三支管31上均设有第三气动阀E，两个第四支管33上均设有第四气动阀F和第一压力表G，回流管道32上沿回流方向依次设有第一截止阀H、第二压力表I和第一流量计J，第五支管40上设有第二截止阀K，第四管道30上依次设有第三截止阀L、第三压力表M和第二流量计N，第一氮气罐5的顶端设有安全阀O，第一氮气罐5的底端设有排污阀P。

本发明工作方式：如图2所示，变压吸附制氮装置100主要包括第一吸附塔200、第二吸附塔300这些设备，压缩空气c经过变压吸附制氮装置100得到纯度99％以上的氮气，进入第二氮气罐400内，第二氮气罐400的氮气再经过氮气纯化装置1000进行纯化，氮气纯化装置1000主要包括预混罐2000、除氧器3000、第二冷却器4000、冷干机5000、第一纯化干燥器6000和第二纯化干燥器7000，经过氮气纯化装置1000进行纯化后的氮气得到纯度为99.999％～99.9999％的高纯氮气d，以及再生尾气a，再生尾气a经过本发明的氮气纯化回收利用系统可得到纯氮气b，纯氮气b满足吸附制氮装置反吹气的要求，将该部分气体引入第一氮气罐5缓冲，并将第一氮气罐5出口与变压吸附制氮装置100的反吹管道对接，在变压吸附制氮过程中，即可用该部分气体对制氮装置中解析出来的氧气进行反吹。

本发明的氮气纯化回收的具体的工作流程：在常规变压吸附制氮装置100和加氢除氧氮气纯化装置1000工艺基础上，首先在第一纯化干燥器6000和第二纯化干燥器7000的再生尾气a送到第一冷却器1的第一管道10上加上一段冷却水套管6，套管中的冷却水可对干燥器中吸附剂再生过程中产生的再生尾气a进行预冷却，即对再生过程中产生的高温再生尾气a进行初步降温，再生尾气a经初步取温后，通过管道引入到第一冷却器1中，第一冷却器1选用列管式冷却器，气体走壳程，冷却水走管程，将再生尾气a中的大部分的气态水冷凝为液态，并通过电子排水器A将液态水定时排出系统，经过第一冷却器1后，再生尾气a进入汽水分离器2，尾气中的水在汽水分离器2中进一步与气体进行分离，分离出来的液态水聚集在汽水分离器2底部，同样通过电子排水器A将容器中的水定时排出系统，经过对尾气进行初步降温、冷凝除水、汽水分离，再生尾气a中的大部分水已经脱除，进一步将气体引入第一回收干燥器3和第二回收干燥器4中深度除水，装置采用类似第一纯化干燥器6000和第二纯化干燥器7000的双塔结构，塔内装有分子筛吸附剂，一个塔在吸附使用过程中，另一个塔处于再生工作状态，两塔交替使用，保证一直有干燥气体的稳定输出，经过尾气净化处理装置深度除水后，干燥的气体进入第一氮气罐5缓冲待用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.氮气纯化尾气回收利用系统，其特征在于，包括第一冷却器、汽水分离器、第一回收干燥器、第二回收干燥器和第一氮气罐，再生尾气进气的第一管道与所述第一冷却器相连，所述第一冷却器与所述汽水分离器通过管道相连，所述汽水分离器出气口连接第二管道，所述第二管道分别与两个第一支管相连通，两个所述第一支管分别与所述第一回收干燥器和所述第二回收干燥器的进气口相连通，两个所述第一支管上分别连接第二支管，所述第二支管均与所述第三管道相连通，所述第一回收干燥器和所述第二回收干燥器的出气端分别连接第三支管，所述第三支管均与第四管道相连通，所述第四管道上设有与其连通的回流管道，所述回流管道的另一端连接两个第四支管，两个所述第四支管分别与两个所述第三支管相连通，所述第四管道与所述第一氮气罐进气口相连，所述第四管道上还连接有两个第五支管，所述第五支管位于所述第三支管与所述第四管道连接处的两侧，所述第一氮气罐的出气口连接有第五管道。

2.根据权利要求1所述的氮气纯化尾气回收利用系统，其特征在于，所述第一管道的外部还套有冷却水套管。

3.根据权利要求1所述的氮气纯化尾气回收利用系统，其特征在于,所述第一冷却器和所述汽水分离器的底部均连接有电子排水器，所述第一回收干燥器和所述第二回收干燥器的底端均连接有肉丝球阀，两个所述第一支管上均设有第一气动阀，两个所述第二支管上均设有第二气动阀，两个所述第三支管上均设有第三气动阀，两个所述第四支管上均设有第四气动阀和第一压力表，所述回流管道沿回流方向依次设有第一截止阀、第二压力表和第一流量计，所述第五支管上设有第二截止阀，所述第四管道上依次设有第三截止阀、第三压力表和第二流量计。

4.根据权利要求1所述的氮气纯化尾气回收利用系统，其特征在于，所述第一氮气罐的顶端设有安全阀，所述第一氮气罐的底端设有排污阀。

5.根据权利要求1所述的氮气纯化尾气回收利用系统，其特征在于，所述第一冷却器选用列管式冷却器。