CN109179344A - 一种三防高纯制氮系统 - Google Patents
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Abstract
一种涉及氮气制备领域的三防高纯制氮系统，包含制氮机、隔膜式压缩机、储气瓶组、中控柜和气源箱；所述制氮机由用于对空气进行压缩和对压缩空气进行冷却除水的空压干燥装置、用于对压缩空气进行进一步除水和储存压缩空气的变压吸附收集装置，以及用于分离压缩空气中的氮气和储存氮气的氮氧分离缓冲装置依次对应连接构成；所述制氮机的氮气出口与隔膜式压缩机的氮气入口连通，隔膜式压缩机的气体出口与储气瓶组的气体入口连通，储气瓶组出气口通过中控柜与气源箱连通；用于解决传统的制氮设备在潮湿多雨的环境条件下无法运行太长时间，且制出的氮气纯度低、露点高的情况。
Description
技术领域
本发明涉及氮气制备领域，尤其是涉及一种三防高纯制氮系统。
背景技术
公知的，制氮系统是以空气为原料，利用物理方法将其中的氧气和氮气分离而获得氮气的设备，氮气制备的原理一般有三种，分别为：深冷空分法、变压吸附法和膜空分法；其中变压吸附法具有经济、高效、运行成本低、易于操作、安全方便等特点，在国内外生产企业中广泛应用；但是传统的制氮系统，因为制氮设备制出的多为低纯度氮气，所以无法满足一些设备需要高纯度氮气的要求，而在潮湿多雨的环境条件下运行，对制氮系统“防湿热、防盐雾、防霉菌”即三防的能力有较强的限制，传统的制氮系统无法达到三防的要求，所以传统的制氮系统在潮湿多雨的环境条件下运行，其使用寿命会大幅降低；
中国专利(CN201810319674.6)公开了一种变压吸附空气制氮工艺装置，该专利通过空气压缩机将空气压缩后输出到空气储罐，然后押送空气经冷冻干燥机干燥后进入空气过滤装置，过滤装置对压缩空气进行过滤后进入变压吸附装置，最后压缩空气在变压吸附装置中经过氮氧分离后，将分离出的氮气输出到氮气储罐中；该专利虽然能够制造氮气，但是由于该专利所含的装置表面没有经过特殊的三防处理，且装置本身不具有三防效果，因此，该专利无法在潮湿多雨的环境中正常运行；而且该专利所使用的的干燥装置和过滤装置均为传统设备，因此该专利中经过干燥和过滤后的压缩空气的露点与传统制氮气过程中经过干燥和过滤后的压缩空气的露点相差不大，故而无法提高最终制成的氮气的露点
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了能够有效解决背景技术中提出的问题的一种三防高纯制氮系统。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种三防高纯制氮系统，包含制氮机、隔膜式压缩机、储气瓶组、中控柜和气源箱；所述制氮机由用于对空气进行压缩和对压缩空气进行冷却除水的空压干燥装置、用于对压缩空气进行进一步除水和储存压缩空气的变压吸附收集装置，以及用于分离压缩空气中的氮气和储存氮气的氮氧分离缓冲装置依次对应连接构成，且氮氧分离缓冲装置通过管道与制氮机的氮气出口连接；所述氮氧分离缓冲装置的氮气出口与隔膜式压缩机的氮气入口连通，隔膜式压缩机的气体出口与储气瓶组的气体入口连通，储气瓶组出气口通过中控柜与气源箱连通。
进一步，所述的空压干燥装置由空气压缩机和冷冻式干燥机对应连接构成，变压吸附收集装置由变压吸附干燥装置和空气储罐对应连接构成，氮氧分离缓冲装置由氮氧分离装置和氮气缓冲罐对应连接构成，且冷冻式干燥机与变压吸附干燥装置对应连接，空气储罐与氮氧分离装置对应连接。
进一步，所述的氮氧分离装置由吸附塔A、吸附塔B和碳分子筛对应连接组成。
进一步，所述的冷冻式干燥机与变压吸附干燥装置连接的管道设有管道过滤器和管道精过滤器。
进一步，所述的变压吸附干燥装置与空气储罐连接的管道设有第一管道超精过滤器和活性炭除油器。
进一步，所述的氮氧分离装置与氮气缓冲罐连接的管道设有消音器和管道气动阀。
进一步，所述氮氧分离缓冲装置的氮气出口与隔膜式压缩机连接的管道设有第二管道超精过滤器。
进一步，所述的空气压缩机设为螺杆式空气压缩机。
进一步，所述的储气瓶组与隔膜式压缩机连接的管道设有循环增压箱。
进一步，所述的中控柜设有多个输出接口。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
所述的一种三防高纯制氮系统，空气首先通入制氮机中的空压干燥装置，对空气进行增压和初步处理，之后压缩空气进入变压吸附收集装置，对压缩空气进行深度除水，然后压缩空气进入氮氧分离缓冲装置中进行氮氧分离制成氮气，氮气经隔膜式压缩机增压后输送到储气瓶组储存，最后储气瓶组中高压氮气的气压由中控柜进行调整后输出到外部设备；所述制氮机中设置的变压吸附干燥装置，是利用分子筛对水的吸附能力，通过回吹方式大幅度提高空气的洁净度，并且能够深度除去压缩空气中的水分，使压缩空气的露点达到-60℃以下；所述制氮机中的氮氧分离装置是采用变压吸附制氮工艺，对压缩空气进行氮氧分离从而制备氮气，该工艺制氮的效率高，制出的氮气纯度高，氮气纯度能够达到99％～99.999％；通过双变压制氮方式，使本系统制备出的氮气纯度高、露点低，并且因为降低了氮气的露点，即系统中的水分子较少，因此对盐雾、霉菌、湿热的防护也更加有效，提高了系统的三防能力。
附图说明
图1是本发明的流程示意图；
图2是制氮机的结构示意图。
图中：1、制氮机；1-1、空气压缩机；1-2、冷冻式干燥机；1-3、管道过滤器；1-4、管道精过滤器；1-5、变压吸附干燥装置；1-6、第一管道超精过滤器；1-7、活性炭除油器；1-8、空气储罐；1-9、氮氧分离装置；1-10、消音器； 1-11、管道气动阀；1-12、氮气缓冲罐；1-13、第二管道超精过滤器；2、隔膜式压缩机；3、储气瓶组；4、中控柜；5、气源箱。
具体实施方式
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例：
结合附图1-2,所述的一种三防高纯制氮系统，包含制氮机1、隔膜式压缩机2、储气瓶组3、中控柜4和气源箱5；所述制氮机1由空压干燥装置、变压吸附收集装置和氮氧分离缓冲装置依次对应连接构成，通过将制氮机1中多个装置集成为一个装置，再将多个装置集成为一个系统的设计方法，使整套系统由控制系统统一控制，并且能够实时反馈工作状态和信息，历史记录能够随时调用；此外，所述的空压干燥装置由空气压缩机1-1和冷冻式干燥机1-2对应连接构成，空气压缩机1-1能够为制氮机1提供压力稳定的压缩空气，而冷冻式干燥机1-2则能够对压缩空气进行冷却除水、除油处理；根据需要，所述的空气压缩机1-1设为螺杆式空气压缩机1-1，其使用寿命较长，产生的噪音较低且对能源的消耗较小；变压吸附收集装置由变压吸附干燥装置1-5和空气储罐1-8对应连接构成，变压吸附干燥装置1-5能够对压缩空气进行深度除水，使压缩空气的露点能够达到-60℃以下，降低了制氮过程中流通的气体中的水分子含量；
根据需要，所述的冷冻式干燥机1-2与变压吸附干燥装置1-5连接的管道设有管道过滤器1-3和管道精过滤器1-4，其中管道过滤器1-3起到了初级过滤压缩空气的作用，管道精过滤器1-4是为了进一步去除压缩空气中的灰尘、油脂和水气；所述的变压吸附干燥装置1-5与空气储罐1-8连接的管道设有第一管道超精过滤器1-6和活性炭除油器1-7，第一管道超精过滤器1-6能够对压缩空气进行深度除尘、除水，保证为后续的装置提供合格的压缩空气，活性炭除油器1-7能够对压缩空气进行深度除油，从而保护氮氧分离装置1-9内的碳分子筛不会被油脂堵塞；氮氧分离缓冲装置由氮氧分离装置1-9和氮气缓冲罐1-12对应连接构成，氮氧分离装置1-9由吸附塔A、吸附塔B和碳分子筛对应连接组成，本系统采用变压吸附制氮工艺分离压缩空气中的氮气和氧气，在压力作用下，利用碳分子筛对氮、氧分子吸附速率的不同，在高压时碳分子筛将氧分子吸附，输出氮气，当压力降低至常压之后碳分子筛解吸，从而将碳分子筛所吸附的氧分子排出吸附塔，且氮气缓冲罐1-12用于临时储存氮气，保证制氮机1能够平稳得向后续设备供气，该工艺的制氮效率高，制出的氮气纯度高，氮气纯度能够达到99％～99.999％；
根据需要，所述的氮氧分离装置1-9与氮气缓冲罐1-12连接的管道设有消音器1-10和管道气动阀1-11，消音器1-10能够作为吸附塔中碳分子筛解吸后的氧气排散通道，同时消除制氮机1中产生的噪音，管道气动阀1-11通过切换阀门的开启和关闭，来保证吸附塔A和吸附塔B之间的交替工作；所述氮氧分离缓冲装置的氮气出口与隔膜式压缩机2的氮气入口连通，根据需要，所述的氮气缓冲罐1-12的氮气出口与隔膜式压缩机2连接的管道设有第二管道超精过滤器1-13，能够对氮气缓冲罐1-12中排出的氮气进行深度除尘、除水，保证为后续的设备提供高纯度的氮气；隔膜式压缩机2的气体出口与储气瓶组3的气体入口连通，此外，所述的储气瓶组3与隔膜式压缩机2连接的管道设有循环增压箱，能够根据使用者的需要，对储气瓶组3中的氮气进行进一步的增压；储气瓶组3出气口通过中控柜4与气源箱5连通，根据需要，所述的中控柜4 设有多个输出接口，且各个输出接口分别用于输出不同压力值的氮气，因此当系统需要输出压力值在0～35MPa区间内不同压力值的氮气时，由中控柜4控制将不同压力值的氮气通过相应的输出接口输出至气源箱5。
实施本发明所述的一种三防高纯制氮系统，空气首先通入制氮机1中的空压干燥装置，空气经空压干燥装置中的空气压缩机1-1预处理后被压缩至 0.85～0.95MPa，之后压缩空气进入变压吸附收集装置，通过变压吸附收集装置中的变压吸附干燥装置1-5对压缩空气进行深度除水，然后压缩空气进入氮氧分离缓冲装置中采用变压吸附制氮工艺进行氮氧分离，从而制成氮气输出到隔膜式压缩机2中，氮气经循环增压箱进行两级增压至大于35MPa，最终通入储气瓶组3件中储存，需要注意的是，当系统需要输出压力值在0～35MPa区间内的氮气时，能够由中控柜4控制将不同压力值的氮气通过相应的输出接口输出至气源箱5。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
Claims (10)
1.一种三防高纯制氮系统，其特征是：包含制氮机(1)、隔膜式压缩机(2)、储气瓶组(3)、中控柜(4)和气源箱(5)；所述制氮机由用于对空气进行压缩和对压缩空气进行冷却除水的空压干燥装置、用于对压缩空气进行进一步除水和储存压缩空气的变压吸附收集装置，以及用于分离压缩空气中的氮气和储存氮气的氮氧分离缓冲装置依次对应连接构成；所述氮氧分离缓冲装置的氮气出口与隔膜式压缩机(2)的氮气入口连通，隔膜式压缩机(2)的气体出口与储气瓶组(3)的气体入口连通，储气瓶组(3)出气口通过中控柜(4)与气源箱(5)连通。
2.如权利要求1所述的制氮系统，其特征是：所述的空压干燥装置由空气压缩机(1-1)和冷冻式干燥机(1-2)对应连接构成，变压吸附收集装置由变压吸附干燥装置(1-5)和空气储罐(1-8)对应连接构成，氮氧分离缓冲装置由氮氧分离装置(1-9)和氮气缓冲罐(1-12)对应连接构成，且冷冻式干燥机(1-2)与变压吸附干燥装置(1-5)对应连接，空气储罐(1-8)与氮氧分离装置(1-9)对应连接。
3.如权利要求2所述的制氮系统，其特征是：所述的氮氧分离装置(1-9)由吸附塔A、吸附塔B和碳分子筛对应连接组成。
4.如权利要求2所述的制氮系统，其特征是：所述的冷冻式干燥机(1-2)与变压吸附干燥装置(1-5)连接的管道设有管道过滤器(1-3)和管道精过滤器(1-4)。
5.如权利要求2所述的制氮系统，其特征是：所述的变压吸附干燥装置(1-5)与空气储罐(1-8)连接的管道设有第一管道超精过滤器(1-6)和活性炭除油器(1-7)。
6.如权利要求2所述的制氮系统，其特征是：所述的氮氧分离装置(1-9)与氮气缓冲罐(1-12)连接的管道设有消音器(1-10)和管道气动阀(1-11)。
7.如权利要求2所述的制氮系统，其特征是：所述氮氧分离缓冲装置的氮气出口与隔膜式压缩机(2)连接的管道设有第二管道超精过滤器(1-13)。
8.如权利要求1所述的制氮系统，其特征是：所述的空气压缩机(1-1)设为螺杆式空气压缩机。
9.如权利要求1所述的制氮系统，其特征是：所述的储气瓶组(3)与隔膜式压缩机(2)连接的管道设有循环增压箱。
10.如权利要求1所述的制氮系统，其特征是：所述的中控柜(4)设有多个输出接口。
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