CN105565286A - 一种制氮机 - Google Patents

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杨俊卿
牛涛
张猛
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    • C01B21/0405—Purification or separation processes
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B2210/0043—Impurity removed
    • C01B2210/0045—Oxygen

Abstract

本发明涉及一种制氮机。该制氮机包括控制器和制氮设备，还包括保温柜，控制器设于保温柜内，保温柜内还设有加热装置和用于检测保温柜内温度的温度检测装置。当柜体内的温度低于零摄氏度时，打开加热装置对保温柜内进行加热，使保温柜内的温度升到零摄氏度以上，给控制器提供合适的工作温度，保证控制器的性能稳定，延长控制器的寿命。

Description

一种制氮机
技术领域
本发明属于氮气制备技术领域，具体涉及一种制氮机。
背景技术
目前，制氮机通常采用变压吸附原理从空气中分离提纯氮气。例如，申请公布号为CN102936005A，名称为一种制氮机及制氮设备的中国专利公开了一种制氮机。该制氮机包括依次相连的空压机、空气净化装置、空气储罐、氮氧分离装置和氮气缓冲罐。制氮机还包括控制器。制氮机的基本工作过程如下：控制器控制空压机启动，控制器控制空压机提供压缩空气，压缩空气经空气净化装置后，存储在空气储罐内，控制器判断空气储罐内的压力是否达到设定压力，如果达到设定压力，控制器启动氮氧分离装置，空气储罐内的压缩空气进入氮氧分离装置，氮气进入氮气缓冲罐，纯度检测装置对氮气的纯度进行检测，控制器判断是否达到设定纯度，如果没有达到，控制器控制氮气排出系统外部，如果达到设定纯度，控制器控制氮气停止外排，并控制氮气缓冲罐给用户供气。制氮机有时需要在野外恶劣条件下工作，制氮机在低温环境下工作时，制氮机的工作器件如空压机容易出现故障。为了让制氮机在低温下工作，在空压机的润滑系统内设置加热装置和温度检测单元，温度检测单元对空压机润滑系统内的润滑油温度进行检测，控制器根据检测结果判断润滑油的油温是否达到设定值，如果没有达到设定值，控制器控制加热装置启动以对润滑油进行加热。但是，在低温或高温的环境中，制氮机在运行过程中会出现控制器不灵敏、性能不稳定、寿命短等问题。此外，给工作器件（如空压机）配电的接触器、控制工作器件启停的继电器以及各种显示仪表在低温下也容易出现损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制氮机以解决制氮机在低温下工作时控制器的寿命短且性能不稳定的技术问题。
本发明中制氮机的技术方案：一种制氮机，包括控制器和制氮设备，其特征在于：还包括保温柜，控制器设于保温柜内，保温柜内还设有加热装置和用于检测保温柜内温度的温度检测装置。
保温柜内还设有冷却装置。
加热装置的控制端和温度检测装置的输出端均与控制器相连。
冷却装置的控制端和温度检测装置的输出端均与控制器相连。
制氮设备包括氮气缓冲罐和用于检测氮气缓冲罐内氮气纯度的纯度检测装置，纯度检测装置的输出端与控制器相连。
制氮设备包括空压机，空压机内设有排水器、检测排水器温度的排水器温度检测装置和用于对排水器进行加热的排水器加热装置，排水器温度检测装置的输出端和排水器加热装置的控制端与控制器相连。
制氮设备包括空压机，保温柜内设有用于控制空压机启停的继电器和/或用于给空压机配电的接触器。
制氮设备包括用于检测氮气缓冲罐内氧气含量的氧分仪和用于检测氮气缓冲罐内氮气的含水量的露点仪，氧分仪和露点仪设于保温柜内。
制氮设备包括用于对空气源进行干燥的干燥机、用于检测干燥机的油路系统的油温的干燥机温度检测装置和用于对干燥机的油路系统的油进行加热的干燥机加热装置，干燥机温度检测装置的输出端和干燥机加热装置的控制端均与控制器相连。
制氮设备包括空压机、用于检测空压机的油路系统的油温的空压机温度检测装置和用于对空压机的油路系统的油进行加热的空压机加热装置，空压机温度检测装置的输出端和空压机加热装置的控制端与控制器相连。
本发明的有益之处：制氮机包括保温柜，控制器设于保温柜内，保温柜内还设有加热装置和用于检测柜体内温度的温度检测装置，当柜体内的温度低于零摄氏度时，打开加热装置对保温柜内进行加热，使保温柜内的温度升到零摄氏度以上，给控制器提供合适的工作温度，保证控制器的性能稳定，延长控制器的寿命。
进一步地，保温柜内还设有冷却装置，当保温柜内的温度过高时，打开冷却装置对保温柜内进行冷却，给控制器提供合适的工作温度，防止控制器因温度过高而损坏。
进一步地，通过控制器可自动控制加热装置，使保温柜内的温度不低于零摄氏度。
附图说明
图1为本发明中制氮机的实施例的主视图；
图2为本发明中制氮机的实施例的俯视图；
图3为本发明中制氮机的实施例的左视图；
图4为本发明中制氮机的实施例中保温柜的主视图；
图5为发明中制氮机的实施例中保温柜的内部的结构示意图。
图中：1、空压机；2、空气净化装置；3、空气储罐；4、A塔；5、氮气缓冲罐；6、B塔；7、保温柜；8、露点仪；9、氧分仪；10、人机界面；11、空压机接触器；12、控制器；13、空压机继电器；14、加热装置；15、电磁阀；16、冷却装置；17、温度检测装置；18、指示按钮。
具体实施方式
本发明中制氮机的实施例如图1和2所示。制氮机包括控制器12和制氮设备。制氮设备包括依次连接的空压机1、空气净化装置2、空气储罐3、氮氧分离装置和氮气缓冲罐5。空压机1提供压缩空气气源。空气净化装置2包括用于去除压缩空气中的水分、灰尘、油污等杂质的干燥机和过滤器等。空气储罐3的作用是保证系统用气平稳，在吸附塔切换时防止瞬间气流流速过快，减少气流对吸附床层碳分子筛的冲击，延长碳分子筛的寿命。氮氧分离装置包括两个吸附塔，两个吸附塔分别为A塔4和B塔6，两个吸附塔内设有碳分子筛。制氮机包括控制器，还包括保温柜7，控制器12设于保温柜7内，保温柜7内还设有加热装置14、冷却装置16和用于检测保温柜7内温度的温度检测装置17。保温柜7内设有用于控制空压机1启停的空压机继电器13、用于控制干燥机启停的干燥机继电器、用于控制氮氧分离装置启停的氮氧分离继电器、用于控制膜压机启停的膜压机继电器、用于给空压机1配电的空压机接触器11、用于给干燥机配电的干燥机接触器、用于给氮氧分离装置配电的氮氧分离接触器、用于给膜压机配电的膜压机接触器和控制器12的人机界面10。空压机继电器13、干燥机继电器、氮氧分离继电器和膜压机继电器呈一字型布置。空压机接触器11、干燥机接触器、氮氧分离接触器和膜压机接触器也呈一字型布置。控制A塔和B塔进行氮氧分离过程的多个电磁阀15也设于保温柜7内。保温柜7上设有指示按钮18。
制氮设备包括用于检测氮气缓冲罐5内氧气含量的氧分仪9和用于检测氮气缓冲罐5内氮气的含水量的露点仪8，氧分仪9和露点仪8设于保温柜7内。
加热装置14的控制端、冷却装置16的控制端和温度检测装置17的输出端均与控制器12相连。冷却装置16为风扇。温度检测装置17对保温柜7内的温度进行检测，当保温柜7内的温度低于0摄氏度时，控制器12控制加热装置14启动，加热装置14对保温柜7内部进行加热直到保温柜7内的温度高于0摄氏度，控制器12控制加热装置14停止；当保温柜7内的温度高于40摄氏度时，控制器12控制冷却装置16启动，冷却装置16对保温柜7进行冷却直到保温柜7内的温度低于40摄氏度。
空压机1、干燥机和过滤器内均设有排水器、分别用于检测各排水器温度的排水器温度检测装置和用于对各排水器进行加热的排水器加热装置，排水器温度检测装置的输出端和排水器加热装置的控制端与控制器相连，当排水器温度低于0摄氏度时，控制器控制排水器加热装置启动。
制氮设备包括用于检测氮气缓冲罐5内氮气纯度的纯度检测装置，氮气缓冲罐5上设有用于与用户端相连的纯氮出气口和用于与外部空气连通的不纯氮出口，纯氮出口上设有纯氮开关阀，不纯氮出口上设有不纯氮开关阀，纯氮开关阀的控制端、不纯氮开关阀的控制端和纯度检测装置的输出端均与控制器12相连，膜压机的控制端也与控制器12相连，当氮气缓冲罐5内的氮气纯度达不到设定纯度时，控制器12控制不纯氮开关阀打开、纯氮开关阀关闭和膜压机停止，将纯度不合格的氮气排出；当氮气缓冲罐5内的氮气纯度达到设定纯度时，控制器12控制不纯氮开关阀关闭、控制膜压机启动和纯氮开关阀打开。
制氮设备包括用于检测干燥机的油路系统的油温的干燥机温度检测装置和用于对干燥机的油路系统的油进行加热的干燥机加热装置，干燥机温度检测装置的输出端和干燥机加热装置的控制端均与控制器12相连，当干燥机的油路系统的油温低于0摄氏度时，控制器12控制干燥机加热装置启动。制氮设备包括用于检测空压机1的油路系统的油温的空压机温度检测装置和用于对空压机1的油路系统的油进行加热的空压机加热装置，空压机温度检测装置的输出端和空压机加热装置的控制端与控制器相连，当空压机1的油路系统的油温低于0摄氏度时，控制器12控制空压机加热装置启动。
制氮机的工作过程如下：控制器12控制空压机1启动，空气进入空压机1后被压缩至0.85～0.95MPa的压缩空气后，接着压缩空气进入空气净化装置2，经过干燥机和过滤器，得到洁净的压缩空气，存储在空气储罐内，然后空气储罐3内的压缩空气进入氮氧分离装置。氮氧分离装置工作时，A塔4和B塔6交替工作，A塔工作时，B塔处于再生状态，当A塔工作完毕后，切换到B塔工作，A塔再生，A塔工作时，塔内的碳分子筛将氧气吸附，剩余的氮气进入氮气缓冲罐5，在吸附饱和之后，自动切换到B塔工作，此时A塔将吸附的氧气排到系统外，实现再生，B塔原理相同。当氮气缓冲罐5内的氮气的纯度达不到设定纯度时，控制器12控制不纯氮开关阀打开，纯度不合格的氮气排出；当氮气缓冲罐5内的氮气的纯度达到设定纯度时，纯氮开关阀打开，并将纯度合格的氮气经过粉尘过滤器后，再经过膜压机的增压之后向用户输出。
空气储罐3和氮气缓冲罐5等压力容器采用耐低温板材制成，抗疲劳冲击性强，适用于变压吸附原理制氮过程中的压力周期性循环波动。空压机1和干燥机等均采用能适应较宽环境温度的机型，可在零下40摄氏度到零上50摄氏度的范围内工作。制氮机的各种阀（如气动阀、截止阀、球阀）和排水器也采用耐低温工作的产品，可在低温和高温环境下工作可靠。
本发明中制氮机的其他实施例中，膜压机还可以被其他种类的增压机代替，也可省去膜压机。
本发明中制氮机的其他实施例中，风扇也可被水冷却管等冷却装置代替。
本发明中制氮机的其他实施例中，冷却装置、温度检测装置也可以与控制器不相连，通过人工控制冷却装置的启停；加热装置、温度检测装置也可与控制器不相连，通过人工控制加热装置的启停。
本发明中制氮机的其他实施例中，制氮设备中的空压机、干燥机、过滤器、氮氧分离装置、排水器、氧分仪、露点仪、空压机继电器、干燥机继电器、氮氧分离继电器、膜压机继电器、空压机接触器、干燥机接触器、氮氧分离接触器、膜压机接触器、不纯氮开关阀和纯氮开关阀等其中的一个或部分与控制器相连。
本发明中制氮机的其他实施例中，可省去冷却装置，保温柜依靠空气自然冷却。

Claims (10)

1.一种制氮机，包括控制器和制氮设备，其特征在于：还包括保温柜，控制器设于保温柜内，保温柜内还设有加热装置和用于检测保温柜内温度的温度检测装置。
2.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：保温柜内还设有冷却装置。
3.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：加热装置的控制端和温度检测装置的输出端均与控制器相连。
4.根据权利要求2所述的制氮机，其特征在于：冷却装置的控制端和温度检测装置的输出端均与控制器相连。
5.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：制氮设备包括氮气缓冲罐和用于检测氮气缓冲罐内氮气纯度的纯度检测装置，纯度检测装置的输出端与控制器相连。
6.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：制氮设备包括空压机，空压机内设有排水器、检测排水器温度的排水器温度检测装置和用于对排水器进行加热的排水器加热装置，排水器温度检测装置的输出端和排水器加热装置的控制端与控制器相连。
7.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：制氮设备包括空压机，保温柜内设有用于控制空压机启停的继电器和/或用于给空压机配电的接触器。
8.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：制氮设备包括用于检测氮气缓冲罐内氧气含量的氧分仪和用于检测氮气缓冲罐内氮气含水量的露点仪，氧分仪和露点仪设于保温柜内。
9.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：制氮设备包括用于对空气源进行干燥的干燥机、用于检测干燥机的油路系统的油温的干燥机温度检测装置和用于对干燥机的油路系统的油进行加热的干燥机加热装置，干燥机温度检测装置的输出端和干燥机加热装置的控制端均与控制器相连。
10.根据权利要求1所述的制氮机，其特征在于：制氮设备包括空压机、用于检测空压机的油路系统的油温的空压机温度检测装置和用于对空压机的油路系统的油进行加热的空压机加热装置，空压机温度检测装置的输出端和空压机加热装置的控制端与控制器相连。
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