CN108692183B - 氖氦分离系统的液氮回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氖氦分离系统的液氮回收系统，其包括液氮真空罐1和模块真空杜瓦罐，所述模块真空杜瓦罐分别为冷凝除氮杜瓦罐3、吸附除氮杜瓦罐4、5和吸附除氖杜瓦罐6、7；所述液氮真空罐1设有液氮主输出管路13，液氮主输出管路13通过液氮分输出管路分别与各个模块真空杜瓦罐连通，所述液氮分输出管路上设有阀门；所述液氮主输出管路13通过管路和阀门连通有液氮回收罐2；所述各个模块真空杜瓦罐通过管路和阀门分别与低压氮气管网8连通。本回收系统通过设置液氮回收罐，可通过压力控制将模块真空杜瓦罐内的液氮进行回收，能有效地回收氖氦分离过程中低温杜瓦冷、热态切换时的液氮，降低氖氦分离过程中液氮的消耗，适合工业生产。

Description

氖氦分离系统的液氮回收系统
技术领域
本发明涉及一种回收系统，尤其是一种氖氦分离系统的液氮回收系统。
背景技术
目前氖氦分离工艺有低温冷凝除氮、低温吸附除氮和低温吸附除氖过程，上述三个过程，均需在低温杜瓦罐注入液氮，液氮做为冷源在一定的压力和低温下蒸发实现工艺过程所需的温度，专用的吸附剂在吸附除氮或吸附除氖过程经过一定时间的吸附后，吸附剂对杂质的吸附会出现饱和，为保证吸附过程效果满足后续工艺要求，在吸附剂吸附饱和前，需将运行的吸附器停下来，进行解析再生，将解析完全的吸附器进行预冷后投入使用，保证系统吸附过程的连续性。而吸附器在切换过程中，需要经过由低温状态向常温状态转化，即加温再生工艺过程中需要将低温杜瓦罐中的液氮排出。然而，现有氖氦分离系统在加温再生工艺过程中的低温杜瓦罐中的液氮由于压力较低通常采用直接排放，并未加以利用，造成了液氮的大量浪费，系统能耗增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种氖氦分离系统的液氮回收系统，以有效地回收低温杜瓦冷、热态切换时的液氮。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括液氮真空罐和模块真空杜瓦罐，所述模块真空杜瓦罐分别为冷凝除氮杜瓦罐、吸附除氮杜瓦罐和吸附除氖杜瓦罐；所述液氮真空罐设有液氮主输出管路，液氮主输出管路通过液氮分输出管路分别与各个模块真空杜瓦罐连通，所述液氮分输出管路上设有阀门；所述液氮主输出管路通过管路和阀门连通有液氮回收罐；所述各个模块真空杜瓦罐通过管路和阀门分别与低压氮气管网连通。
本发明所述液氮回收罐通过管路和阀门与液氮真空罐连通；在液氮回收罐的底部连通有自增压器，自增压器通过管路和阀门连通液氮回收罐的顶部。
本发明所述各个模块真空杜瓦罐上均设有放空管，各个放空管上设有放空阀。
本发明所述各个模块真空杜瓦罐均通过管路和真空阀连通有真空泵。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过设置液氮回收罐，可通过压力控制将模块真空杜瓦罐内的液氮进行回收，能有效地回收氖氦分离过程中低温杜瓦冷、热态切换时的液氮，降低氖氦分离过程中液氮的消耗，适合工业生产。使用本系统能通过压力的控制回收工作过程注入各杜瓦罐的液氮，液氮的回收率能过做到90%以上，大幅减少液氮的消耗；具有设备简单、操作简单、安全性高等特定，适合于工业生产的需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的系统结构示意图。
图中：1－液氮真空罐；11－液氮进液阀；12－第一阀门；13－液氮主输出管路；2－液氮回收罐；21－自增压器；22－第二阀门；23－液氮放空阀；24－第三阀门；25－第四阀门；3－冷凝除氮杜瓦罐；31－第一液氮分输出管路；32－第五阀门；33－第六阀门；34－第一放空阀；35－第一真空阀；36－第一真空泵；4－第一吸附除氮杜瓦罐；41－第二液氮分输出管路；42－第七阀门；43－第八阀门；44－第二放空阀；45－第二真空阀；46－第二真空泵；5－第二吸附除氮杜瓦罐；51－第三液氮分输出管路；52－第九阀门；53－第十阀门；54－第三放空阀；55－第三真空阀；56－第三真空泵；6－第一吸附除氖杜瓦罐；61－第四液氮分输出管路；62－第十一阀门；63－第十二阀门；64－第四放空阀；65－第三真空阀；66－第四真空泵；7－第二吸附除氖杜瓦罐；71－第五液氮分输出管路；72－第十三阀门；73－第十四阀门；74－第五放空阀；75－第四真空阀；76－第五真空泵；8－低压氮气管网。
具体实施方式
图1所示，本氖氦分离系统的液氮回收系统包括液氮真空罐1、液氮回收罐2和模块真空杜瓦罐，所述模块真空杜瓦罐分别为冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7。所述液氮真空罐1设有液氮主输出管路13，液氮主输出管路13连通有五个支路：第一液氮分输出管路31、第二液氮分输出管路41、第三液氮分输出管路51、第四液氮分输出管路61和第五液氮分输出管路71，通过液氮分输出管路分别与冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7相连通；所述液氮主输出管路13上设有第一阀门12，各个液氮分输出管路上分别设有第五阀门32、第七阀门42、第九阀门52、第十一阀门62和第十三阀门72。
本液氮回收系统所述液氮主输出管路13通过管路和第三阀门24连通液氮回收罐2的上部；所述液氮回收罐2的下部通过管路和第四阀门25与液氮真空罐1连通；液氮回收罐2底部的液相空间连通有自增压器21，自增压器21再通过管路和第二阀门22连通液氮回收罐2顶部的气相空间，这样液相空间－自增压器－气相空间形成连通，在自增压器21和气相空间之间的管路上连通有液氮放空阀23。
本液氮回收系统的冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7上分别设有放空管和第一放空阀34、第二放空阀44、第三放空阀54、第四放空阀64、第五放空阀74，通过放空管与大气相连。在冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7上分别通过管路和第一真空阀35、第二真空阀45、第三真空阀55、第四真空阀65、第五真空阀75连通有第一真空泵36、第二真空泵46、第三真空泵56、第四真空泵66、第五真空泵76。
本液氮回收系统的冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7上均通过管路和第六阀门33、第八阀门43、第十阀门53、第十二阀门63、第十四73分别与低压氮气管网8连通。
本氖氦分离系统的液氮回收系统的工作流程为：（1）注液工作流程：图1所示，打开液氮进液阀11，液氮真空罐1的压力控制在2bar，首先将冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7的第一真空泵36、第二真空泵46、第三真空泵56、第四真空泵66和第五真空泵76停止运行，关闭真空泵前的第一真空阀35、第二真空阀45、第三真空阀55、第四真空阀65、第五真空阀75；打开冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7的第一真空泵36、第二真空泵46、第三真空泵56、第四真空泵66和第五真空泵76顶部与大气连通的第一放空阀34、第二放空阀44、第三放空阀54、第四放空阀64、第五放空阀74，保持各杜瓦罐内常压；打开第五阀门32、第七阀门42、第九阀门52、第十一阀门62和第十三阀门72，开启第一阀门12，关闭第二阀门22、第三阀门24、第四阀门25，液氮从液氮真空罐1流向模块杜瓦罐，罐内液位达到1800mm左右，并保持液位稳定。然后开启第一真空泵36、第二真空泵46、第三真空泵56、第四真空泵66和第五真空泵76对各模块杜瓦罐控制蒸发压力，保持冷凝及吸附过程温度工况的建立。
（2）回液工作流程：图1所示，开启第三阀门24，关闭第一阀门12、第四阀门25、第二阀门22、液氮放空阀23；打开第五阀门32、第七阀门42、第九阀门52、第十一阀门62和第十三阀门72；关闭其各对应杜瓦罐顶部与大气连通的第一放空阀34、第二放空阀44、第三放空阀54、第四放空阀64、第五放空阀74；分别打开第六阀门33、第八阀门43、第十阀门53、第十二阀门63、第十四阀门73将低压氮气管网8的低压氮气导入冷凝除氮杜瓦罐3、第一吸附除氮杜瓦罐4、第二吸附除氮杜瓦罐5和第一吸附除氖杜瓦罐6、第二吸附除氖杜瓦罐7中，压力控制至2bar，控制液氮回收罐2的压力为17kPa左右，将液氮从各杜瓦罐压回液氮回收罐2；待各模块杜瓦罐内液氮全部回收后，各杜瓦罐转入加温环节，顶压气体转为加热气源，按先常温复热，再改由电热器加热供气达要求温度，即可转入预工作状态。
（3）回输工作流程：图1所示，液氮回收罐2液面高于2000mm时，关闭第一阀门12、第三阀门24，打开第二阀门22，自增压器21增压至4bar，液氮真空罐1的压力依然保持在2bar，开启第四阀门25，液氮输向液氮真空罐1。液氮回收罐2液面低于300mm时停止输液，关闭第四阀门25、第二阀门22，打开液氮放空阀23将液氮回收罐2降压至17kPa左右，准备接收回收液氮。

Claims (1)

1.一种氖氦分离系统的液氮回收系统，其特征在于：其包括液氮真空罐（1）和模块真空杜瓦罐，所述模块真空杜瓦罐分别为冷凝除氮杜瓦罐（3）、第一吸附除氮杜瓦罐（4）、第二吸附除氮杜瓦罐（5）和第一吸附除氖杜瓦罐（6）、第二吸附除氖杜瓦罐（7）；所述液氮真空罐（1）设有液氮主输出管路（13），液氮主输出管路（13）通过第一液氮分输出管路（31）、第二液氮分输出管路（41）、第三液氮分输出管路（51）、第四液氮分输出管路（61）、第五液氮分输出管路（71）分别与各个模块真空杜瓦罐连通，所述液氮分输出管路上设有阀门；所述液氮主输出管路（13）通过管路和阀门连通有液氮回收罐（2），液氮回收罐（2）的下部通过管路和第四阀门（25）与液氮真空罐（1）连通；所述各个模块真空杜瓦罐通过管路和阀门分别与低压氮气管网（8）连通；所述液氮回收罐（2）通过管路和阀门与液氮真空罐（1）连通；在液氮回收罐的底部连通有自增压器（21），自增压器（21）通过管路和阀门连通液氮回收罐（2）的顶部；所述各个模块真空杜瓦罐上均设有放空管，放空管上设有第一放空阀（34）、第二放空阀（44）、第三放空阀（54）、第四放空阀（64）和第五放空阀（74）；所述各个模块真空杜瓦罐通过管路和真空阀分别连通有第一真空泵（36）、第二真空泵（46）、第三真空泵（56）、第四真空泵（66）、第五真空泵（76）；
所述液氮主输出管路（13）上设有第一阀门（12），各个液氮分输出管路上分别设有第五阀门（32）、第七阀门（42）、第九阀门（52）、第十一阀门（62）和第十三阀门（72）；所述液氮主输出管路（13）通过管路和第三阀门（24）连通液氮回收罐（2）的上部；自增压器(21)通过管路和第二阀门(22)连通液氮回收罐(2)顶部的气相空间,在自增压器(21)和气相空间之间的管路上连通有液氮放空阀(23) ；
在冷凝除氮杜瓦罐（3）、第一吸附除氮杜瓦罐（4）、第二吸附除氮杜瓦罐（5）和第一吸附除氖杜瓦罐（6）、第二吸附除氖杜瓦罐（7）上分别通过管路和第一真空阀（35）、第二真空阀（45）、第三真空阀（55）、第四真空阀（65）、第五真空阀（75）连通有第一真空泵（36）、第二真空泵（46）、第三真空泵（56）、第四真空泵（66）、第五真空泵（76），并通过管路和第六阀门（33）、第八阀门（43）、第十阀门（53）、第十二阀门（63）、第十四（73）分别与低压氮气管网（8）连通；
上述氖氦分离系统的液氮回收系统的工作流程为：
S1.注液工作流程：打开液氮进液阀（11），液氮真空罐（1）的压力控制在2bar，首先将冷凝除氮杜瓦罐（3）、第一吸附除氮杜瓦罐（4）、第二吸附除氮杜瓦罐（5）和第一吸附除氖杜瓦罐（6）和第二吸附除氖杜瓦罐（7）的第一真空泵（36）、第二真空泵（46）、第三真空泵（56）、第四真空泵（66）和第五真空泵（76）停止运行，关闭真空泵前的第一真空阀（35）、第二真空阀（45）、第三真空阀（55）、第四真空阀（65）和第五真空阀（75）；打开冷凝除氮杜瓦罐（3）、第一吸附除氮杜瓦罐（4）、第二吸附除氮杜瓦罐（5）和第一吸附除氖杜瓦罐（6）、第二吸附除氖杜瓦罐（7）的第一真空泵（36）、第二真空泵（46）、第三真空泵（56）、第四真空泵（66）和第五真空泵（76）顶部与大气连通的第一放空阀（34）、第二放空阀（44）、第三放空阀（54）、第四放空阀（64）和第五放空阀（74），保持各杜瓦罐内常压；打开第五阀门（32）、第七阀门（42）、第九阀门（52）、第十一阀门（62）和第十三阀门（72），开启第一阀门(12)，关闭第二阀门（22）、第三阀门（24）、第四阀门（25），液氮从液氮真空罐（1）流向模块杜瓦罐，罐内液位达到1800mm，并保持液位稳定；然后开启第一真空泵（36）、第二真空泵（46）、第三真空泵（56）、第四真空泵（66）和第五真空泵（76）对各模块杜瓦罐控制蒸发压力，保持冷凝及吸附过程温度工况的建立；
S2.回液工作流程：开启第三阀门（24），关闭第一阀门(12)、第四阀门（25）、第二阀门（22）、液氮放空阀（23）；打开第五阀门（32）、第七阀门（42）、第九阀门（52）、第十一阀门（62）和第十三阀门（72）；关闭其各对应杜瓦罐顶部与大气连通的第一放空阀（34）、第二放空阀（44）、第三放空阀（54）、第四放空阀（64）、第五放空阀（74）；分别打开第六阀门（33）、第八阀门（43）、第十阀门（53）、第十二阀门（63）、第十四阀门（73）将低压氮气管网（8）的低压氮气导入冷凝除氮杜瓦罐（3）、第一吸附除氮杜瓦罐（4）、第二吸附除氮杜瓦罐（5）和第一吸附除氖杜瓦罐（6）、第二吸附除氖杜瓦罐（7）中，压力控制至2bar，控制液氮回收罐（2）的压力为17kPa，将液氮从各杜瓦罐压回液氮回收罐（2）；待各模块杜瓦罐内液氮全部回收后，各杜瓦罐转入加温环节，顶压气体转为加热气源，按先常温复热，再改由电热器加热供气达要求温度，即转入预工作状态；
S3.回输工作流程：液氮回收罐（2）液面高于2000mm时，关闭第一阀门(12)、第三阀门（24），打开第二阀门（22），自增压器（21）增压至4bar，液氮真空罐（1）的压力依然保持在2bar，开启第四阀门（25），液氮输向液氮真空罐（1）；液氮回收罐（2）液面低于300mm时停止输液，关闭第四阀门（25）、第二阀门（22），打开液氮放空阀（23）将液氮回收罐（2）降压至17kPa，准备接收回收液氮。
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