CN108502854A - 一种高压膜制氮设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压膜制氮设备，属于氮的制备技术领域。所述设备包括：箱体，其包括上层空间和下层空间；气路系统，包括多个组件和用于连接所述多个组件的管路，用于产生氮气；其中，所述多个组件布置在所述上层空间和下层空间中；和控制系统，设置在电控箱中，用于控制所述气路系统产生符合纯度与压力要求的氮气。本发明对高压膜制氮设备中的多个组件进行合理的空间立体排布，有效地提高了箱体空间的利用率，减小了高压膜制氮设备的整体体积。

Description

一种高压膜制氮设备

技术领域

本发明涉及制氮制备技术领域，特别涉及一种结构紧凑型的高压膜制氮设备。

背景技术

膜制氮设备是一种以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离而获得氮气的设备，广泛应用于气调保鲜，油田三次采油，煤矿防灭火，化工、隔氧保护等领域。现有制氮设备的组件布置方式多为平面式集成，空间布局为平铺结构，即空压机、冷干机、储气装置、增压机均安装在同一水平面机架上。其它装置，如净化装置、制氮装置、纯度调节装置、压力调节装置等放在一个大型箱体中。这些组件体积大、重量高，操作复杂，无法满足小空间的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种用于满足小空间需求的高压膜制氮设备。

所述高压膜制氮设备包括：

箱体，其包括上层空间和下层空间；

气路系统，包括多个组件和用于连接所述多个组件的管路，用于产生氮气；其中，所述多个组件布置在上层空间和下层空间中；和

控制系统，设置在电控箱中，用于控制所述气路系统产生符合纯度与压力要求的氮气。

其中，所述箱体包括基础框架、横向连接件和面板，所述横向连接件水平连接在所述基础框架上，将所述箱体的内部空间水平分隔成至少二层水平子空间；所述面板连接在所述基础框架上，围成具有内部空间的箱体。

进一步地，所述箱体还包括至少一个纵向连接件，垂直连接在所述基础框架或所述横向连接件上，将所述至少一层水平子空间分隔成至少两个纵向子空间。

如上所述的高压膜制氮设备中，所述横向连接件为具有安装孔的横梁或隔板。

在上述的高压膜制氮设备中，所述气路系统包括：

气源装置，用于产生洁净的制氮气体；

制氮装置，与所述气源装置相连接，利用所述制氮气体得到氮气；

储气装置，与所述制氮装置相连接，用于存储得到的氮气；和

增压机，与所述储气装置相连接，用于增加输出氮气的压力；

其中，所述气源装置和所述储气装置设置在下层空间；所述制氮装置和所述增压机设置在上层空间。

具体地，所述制氮装置设置在所述气源装置的上方；所述增压机设置在所述储气装置的上方。

在上述的高压膜制氮设备中，所述气源装置包括顺次连接的空压机、冷干机和空气净化装置；其中，所述空压机和所述空气净化装置设置在所述下层空间，所述冷干机设置在所述上层空间。

更为具体地，在所述上层空间中，所述冷干机和所述增压机设置在所述制氮设备的下方；所述冷干机设置在所述空压机上方；所述空气净化装置设置在所述冷干机的下方。

在上述的高压膜制氮设备中，所述气路系统中的组件还包括：纯度检测装置和纯度调节装置，并联连接在所述制氮装置和所述储气装置之间；和

压力调节装置，连接于所述储气装置和所述增压机之间，用于调整所述增压机的进气压力；

其中，所述纯度检测装置、所述纯度调节装置和所述压力调节装置安装板在电控箱内的电控板上。

在上述的高压膜制氮设备中，所述控制系统包括中央控制模块、人机交互界面和组件控制元件；所述人机交互界面安装在所述电控箱的面板上，所述中央控制模块和组件控制元件安装在所述电控箱内的电控板上，所述人机交互界面与所述中央控制模块电气连接，所述中央控制模块与所述组件控制元件相连接，所述组件控制元件分别与气路系统中的对应组件电气连接。

本发明综合考虑各个设备组件的功能和体积，在满足功能需求的基础上，对高压膜制氮设备中的设备组件进行合理的空间立体排布，有效地提高了箱体空间的利用率，减小了高压膜制氮设备的整体体积。操作简单、高效、可靠性高，维护方便。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是根据本发明一个实施例的小型高压膜制氮设备的示意图；

图2是本发明一个实施例的箱体空间分隔示意图；

图3是本发明另一个实施例的箱体空间分隔示意示意图；

图4-图7是根据本发明一个实施例的箱体结构示意图；

图8和图9是本发明一个实施例的箱体内部空间布置的示意图；以及

图10是本发明一个实施例控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，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。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例，或者对本发明的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。

图1是根据本发明一个实施例的小型高压膜制氮设备的示意图。如图所示，小型高压膜制氮设备包括箱体1、气路系统2和控制系统3。箱体1为用于容纳气路系统2和控制系统3的内部空间。气路系统2用于制备氮气；控制系统3用于控制气路系统2的各个组件。其中，控制系统3所占的体积较小，因此，在小型化时需要考虑的主要是气路系统2。

如图1所示，所述气路系统2包括安装在所述箱体内的多个组件和用于连接所述多个组件的管路。根据本发明的一个实施例，气路系统2包括气源装置21、制氮装置22、储气装置23和增压机24，气源装置21用于产生制氮的气体，例如空压机和过滤器。制氮装置22与所述气源装置相连接，利用所述气体得到氮气。制氮装置22可以采用各种现有的制氮设备，如膜分离器。储气装置23与所述制氮装置22相连接，用于存储得到的氮气。增压机24与所述储气装置相连接，用于增加输出氮气的压力。

在保证气路系统正常运行的情况下，尽可能地占用较小的空间是小型化的目标。如图2所示，将所述箱体的内部空间分为四个子空间。参考图1和图2，将气路系统的各个组件分置在这四个子空间内。即，气源装置和储气装置布置在下层的两个子空间中；而制氮装置和增压机布置在上层的两个子空间中；其中，制氮装置横向布置在上层的两个子空间的上方；而增压机布置在储气装置的上方。子空间之间的分隔可以采用物理实体，也可以是组件布置时考虑而不存在物理实体。

图3是根据本发明另一个实施例的内部空间分隔图。如图3所示，箱体的内部空间分为三个子空间：空间1、空间2和空间3；其中空间1中包括了整个下层空间，而空间2和空间3位于空间1的上方。气路系统中的组件分置于所述三个子空间中。

在本实施例中，根据高压膜制氮设备运行时的安装空间要求，将气路系统中的各种组件立体安装在箱体中的三个子空间内。例如，将气源装置21(如空压机和过滤器)和储气装置23安装在下层子空间，制氮装置22和增压机24安装在上层两个子空间。本实施例根据系统组成装置的体积、重量及运行时的安装空间，进行合理的空间立体排布，有效地提高了箱体空间的利用率，减小了整体体积，并且，将重量大的组件安装于底部，增加了设备的稳固性。

图4-7是根据本发明一个实施例的箱体示意图。图4示出了箱体的整体形状。图5为箱体分解后的部分示意图。所述箱体包括基础框架11、二个横向连接件12和面板13。所述基础框架11用于提供箱体的总支架，便于安装分隔件或各种组件。所述基础框架11的边框具有向内伸出的边沿111，边沿上设置有如图6所示圆形或条状的安装孔112，便于固定各种组件及分隔件。图7所示的横向连接件12将所述箱体的内部空间水平分隔成上下两个水平子空间。气路系统2中的各个组成部件分别设置在所述的子空间内。横向连接件12可以为如图4所示的带有安装孔120的窄安装条，或是一块安装板，其上根据需要设置数个通孔。所述面板13包括正面板(也是电控箱的控制面板130)，两块侧板、顶板、底板和与正面相对的背板。面板13与所述基础框架11相连接，围成具有内部空间的箱体1。为了方便调试，在侧板上开设有调试门(图中未视出)。为了通风，在任一个或几个面板13的适当位置上设有通风孔132。

图8和图9是本发明的另一个实施例的结构示意图。由于本实施例中的各个组件安装位置紧密，由于遮挡关系，每幅图中只能示出部分组件。在本实施例中，采用图3所示的箱体内部空间分割方法。横向连接件1201与基础框架110相连接，将内部空间分为上下两层空间。在横向连接件1201上设有多个横梁，用于安装、固定气路组件。纵向连接件1202分别与横向连接件1201和基础框架110相连接，将上层空间纵向分为两个空间，即本实施例中包括一个下层空间Room1和两个上层空间Room2和Room3。其中，纵向连接件1202为一个带有通孔的隔板。

在本实施例中，所述气路系统2中的气源装置包括顺次连接的空压机210、冷干机211和空气净化装置212从而得到洁净的气源。所述空气净化装置212与制氮装置220连接，用于得到氮气，将得到的氮气输送到储气装置230存储起来。储气装置230通过压力调节装置与增压机240相连接，用于增加输出氮气的压力。纯度调节装置与制氮装置相连接，用于调整制备的氮气的浓度。纯度检测装置与所述纯度调节装置并联，用于检测制氮装置220制备的氮气浓度。

气路系统组件在箱体1空间内的布局如图8-9所示。在基础框架110的顶上，连接有两个纵向横梁14，所述制氮装置220穿过纵向连接件上的通孔，通过连接件固定在横梁14上。冷干机211安装在上层空间Room2中，增压机240安装在上层空间Room3，而储气装置230安装在下层空间Room1中。空压机210和空气净化装置212安装在下层空间Room1中，在本实施例中，在空间Room1中还设置了空压机210自带的散热器250。

如图8-9中所示，冷干机211设置在空压机210的上方，空气净化装置212设置在冷干机211的下方，制氮装置220设置在空气净化装置212上方，从而保证气体都是以向上或向下的方向流动。进一步地，储气装置230位于制氮装置220的下方，增压机位于储气装置230的上方，从而保证气体都是以向上或向下的方向流动。本发明的小型制氮设备结构紧凑，运行的效率不受其影响。

控制系统3设置在一个电控箱中，包括控制模块和人机交互界面，人机交互界面安装在所述控制面板130上，方便用户的查看和参数的设置。控制模块包括中央控制器和控制元件，如开关、继电器等。控制模块安装在电控板上，中央控制器与控制面板130上的人机交互界面电气连接，控制元件与所述气路系统2中的各个组件电器连接，控制系统3根据设置的参数及内部的控制逻辑控制气路系统中的各个组件工作，从而产生符合纯度与压力要求的氮气。面板13上的通风孔132与空压机和增压机相对应。

如图10所示，控制系统300设置在电控箱中，具体包括中央控制器310、显示触摸屏320和控制元件330。显示触摸屏320安装在箱体的正面板上，作为一种人机交互界面的具体实施，能够输入数据、设定参数和显示气路系统中的各个组件的状态。中央控制器310和控制元件安装在电控板上。作为一个实施例，如图所示，中央控制器310采用PLC控制器，其与显示触摸屏320相连接，如果PLC控制器的端子数量不够，可采用交换机连接在PLC控制器和显示触摸屏320之间。控制元件330为各种开关、继电器和其他一些电器元件，这些电器元件分别与对应的气路系统中的组件电气连接，从而达到自动控制的目的。例如相序保护器、电流电压模块等，根据具体控制对象的不同而不同。这些电器元件的选择及连接为本领域的普通技术常识，因而在此不再重复说明。在本实施例中，纯度检测装置和所述纯度调节装置和压力调节装置安装在电控箱4中的电控板上(图中未示出)。

如果需要，还可以在箱底部可增设脚轮，便于移动。本实施例通过对高压膜制氮设备中的设备组件进行合理的空间立体排布，有效地提高了箱体空间的利用率，减小了高压膜制氮设备的整体体积，并且将重量大的装置安装在下部空间，增加了设备的稳定性，通过增设脚轮，增加了移动性。

在以上实施例中，为满足恶劣的使用环境，在箱体强度及横梁、隔板等横向连接件和纵向连接件的设计中均考虑了力学因素，提高了设备的牢固性，可以在振动、摇摆等环境下正常使用，避免了共振等问题。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (10)

1.一种高压膜制氮设备，其特征在于，包括：

箱体，其包括上层空间和下层空间；

气路系统，包括多个组件和用于连接所述多个组件的管路，用于产生氮气；其中，所述多个组件布置在上层空间和下层空间中；和

控制系统，设置在电控箱中，用于控制所述气路系统产生符合纯度与压力要求的氮气。

2.根据权利要求1所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述箱体包括基础框架、横向连接件和面板，所述横向连接件水平连接在所述基础框架上，将所述箱体的内部空间水平分隔成至少二层水平子空间；所述面板连接在所述基础框架上，围成具有内部空间的箱体。

3.根据权利要求2所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述箱体还包括至少一个纵向连接件，垂直连接在所述基础框架或所述横向连接件上，将所述至少一层水平子空间分隔成至少两个纵向子空间。

4.根据权利要求3所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述横向连接件为具有安装孔的横梁或隔板。

5.根据权利要求1所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述气路系统包括：

气源装置，用于产生洁净的制氮气体；

制氮装置，与所述气源装置相连接，利用所述制氮气体得到氮气；

储气装置，与所述制氮装置相连接，用于存储得到的氮气；和

增压机，与所述储气装置相连接，用于增加输出氮气的压力；

其中，所述气源装置和所述储气装置设置在下层空间；所述制氮装置和所述增压机设置在上层空间。

6.根据权利要求5所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述制氮装置设置在气源装置的上方；所述增压机设置在所述储气装置的上方。

7.根据权利要求5所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述气源装置包括顺次连接的空压机、冷干机和空气净化装置；其中，所述空压机和所述空气净化装置设置在所述下层空间，所述冷干机设置在所述上层空间。

8.根据权利要求7所述的高压膜制氮设备，其特征在于，在所述上层空间中，所述冷干机和所述增压机设置在所述制氮设备的下方；所述冷干机设置在所述空压机上方；所述空气净化装置设置在所述冷干机的下方。

9.根据权利要求5所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述气路系统中的组件还包括：

纯度检测装置和纯度调节装置，并联连接在所述制氮装置和所述储气装置之间；和

压力调节装置，连接于所述储气装置和所述增压机之间，用于调整所述增压机的进气压力；

其中，所述纯度检测装置、所述纯度调节装置和所述压力调节装置安装板在电控箱内的电控板上。

10.根据权利要求1所述的高压膜制氮设备，其特征在于，所述控制系统包括中央控制模块、人机交互界面和组件控制元件；所述人机交互界面安装在所述电控箱的面板上，所述中央控制模块和组件控制元件安装在所述电控箱内的电控板上，所述人机交互界面与所述中央控制模块电气连接，所述中央控制模块与所述组件控制元件相连接，所述组件控制元件分别与气路系统中的对应组件电气连接。