CN109224846B - 一种高纯氮气净化装置 - Google Patents

Abstract

一种高纯氮气净化装置，包括输气管路、净化组件、控制组件、检测组件，所述输气管路与净化组件及检测组件相连接，所述净化组件包括第一吸附组件及第二吸附组件，所述第一吸附组件设置在第二吸附组件之前，所述控制组件设置在输气管路上，所述检测组件包括检测器、传输组件及数据处理组件，所述检测器与数据处理组件通过传输组件相连接。本装置在常温、超高压环境下工作，简化生产工艺显著减低生产成本，净化效果好、产品精度高、可快速生产99.999％的氮气，且装置结构简单流畅，占地面积少，操作、维修简便，故障率低、耗能低，本装置高压管路使用特殊的焊接方式，同时管路设有多重防护设计，故本装置的机械强度、设备安全性、设备稳定性高。

Description

一种高纯氮气净化装置

技术领域：

本发明涉及气体净化领域，尤其涉及一种高纯氮气净化装置。

背景技术：

现代低温法空气分离制氮技术所采用的空气分离装置，其所得氮气含有多种成分的杂质，故所输出的氮气形式为污氮气，主要用作空分流程中分子筛再生气、水冷却塔冷却气。按国标氮气纯度标准分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级，它们的纯度分别为99.5％，99.99％和99.999％，上述的产品氮气在本领域内通常指纯度≥99.5％的氮气，污氮气通常指纯度≥96％的非纯氮气。

当前，氮气作为洁净、干燥、不活跃气体，使用范围越来越广泛，在不增设新的空分装置的前提下，现有空分技术所得的瓶装氮气，其纯度已经无法满足不断增长地高精尖工业对氮气纯度的要求，如何对现有空分技术所得的氮气产品净化为高纯氮气，且在设备性能允许范围内提高产品高纯氮气的产量达到需求量，同时现有技术中高纯氮气净化装置的工作环境多为低温常压，这样的工作环境要求极大的限制了净化装置的生产效率，故现有技术中存在诸多有待解决的问题。

因此，本领域亟需一种高纯氮气净化装置。

有鉴于此，提出本发明。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能够在常温条件下使用且无需对待净化氮气降压的超高压高纯氮气净化装置，以解决现有技术中工作环境要求苛刻、净化成本高及生产效率低的技术问题。

具体的，为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种高纯氮气净化装置，所述高纯氮气净化装置包括：输气管路、净化组件、控制组件、检测组件，所述输气管路与净化组件及检测组件相连接，所述净化组件包括第一吸附组件及第二吸附组件，所述第一吸附组件设置在第二吸附组件之前，也就是待净化气体先经过第一吸附组件，再经过第二吸附组件，所述控制组件设置在输气管路上。

优选的，所述第一吸附组件设置在原料进气端一侧，为吸附罐，所述吸附罐内装有钯锰吸附剂、钯碳纤维吸附剂、13X分子筛吸附剂中的一种或几种，所述钯碳纤维吸附剂为活性炭纤维。

优选的，所述第二吸附组件设置在成品气输出端一侧，为金属吸附罐，所述金属吸附罐装有锆钒铁钛吸附剂，所述吸附剂是将锆、钒、铁、钛金属在真空条件下按一定比例高温复合而成的。

进一步的，所述吸附罐设置有多个且所述多个吸附罐串联连接，更优选的，所述吸附罐设置有8个，且与所述金属吸附罐串联相连，所述串联连接保证在净化组件压力高且流量大的情况下，吸附剂对原料气体的吸附空速。

优选的，所述第一吸附组件与原料进气端连接处设置有净化进气手动截止阀，优选的，所述第二吸附组件与成品气输出端连接处设置有净化出气手动截止阀，所述净化手动截止阀便于对进出净化组件内的气体进行控制，防止发生故障及减小故障发生后造成的损失。

更优选的，上述各个吸附罐及金属吸附罐之间的连接管道上设置有吸附罐手动截止阀，且所述的各个吸附罐顶端连接管道上均设置有吸附罐支路，所述的吸附罐支路上均设有吸附罐支路手动截止阀，上述的各个手动截止阀便于对进出各个吸附罐内的气体进行控制，防止发生故障及减小故障发生后造成的损失。

进一步的，所述吸附罐及金属吸附罐内还设置有分布式阻尼装置，所述分布式阻尼装置用于包裹上述吸附剂，使吸附剂形态保持完整，防止由于装置内部压强过高而导致吸附剂受压粉碎，使装置吸附能力减低。

进一步的，所述净化组件配套有再生系统，优选的，所述再生系统包括氢气加热器及防爆配电箱，所述氢气加热器用于再生其他加热使用，所述防爆配电箱用于防止管路生产中发生事故造成更大的损失，提供装置的安全性。所述再生系统通过净化组件底部的再生支路与净化组件相连接，所述再生支路上设置有再生系统连接手动截止阀。

进一步的，所述控制组件包括手动截止阀、手动节流阀、压力表阀、安全阀、减压阀及高压二位二通电磁阀。

所述手动截止阀用于控制装置内部各管路通气的开始及停止，满足控制生产功能的同时也能在紧急情况下迅速切断管道的通气，防止因为意外事故而造成更大的损失。

所述手动节流阀便于控制装置内的气体流量，装置内气体流量过大时会造成生产性能不稳定，严重时甚至引发生产事故，使装置使用寿命减短，降低生产效率。

所述安全阀设置在检测组件进气管前，用于防止进入检测组件的气体压力超过设定压力造成检测结果不准确，从而使生产产品质量降低，同时进入检测组件的气体压力超过设定压力对检测组件造成损害，使检测组件使用寿命减低，降低生产效率。

所述装置内部检测支路上的手动节流阀及安全阀之间存在协同作用，共同控制气体进入检测组件，使得进入检测组件的气体流量和气体压力为检测组件工作时的最优条件，进一步精确对生产过程的把控，提高成品气的质量及保证生产优秀品质成品气的优选率。

所述压力表阀设置在压力表前，用于控制待测气体进入压力表，随测随开保证压力表的工作环境。

所述减压阀用于对装置内气体减压，以满足检测组件的工作条件，保证检测组件检测结果的准确性，提高本发明的生产精度。

所述高压二位二通电磁阀，用于成品气氧含量超标是紧急切断出气，用于保证成品气的质量。更优选的，所述高压二位二通电磁阀为电开式且单电控，所述电开式电磁阀既满足正常生产时输气管道的畅通，也满足了紧急情况下，以最快的速度关闭成品气出气管路，保证成品气的质量。

优选的，所述输气管路包括原料进气端及成品气输出端，所述原料进气端、成品气输出端分别于净化组件相连接且位于净化组件两侧，更优选的，所述原料进气端设置有原料进气口、原料取样口、原料放空口，所述成品气输出端置有成品气输出口、成品气取样口、成品气放空口。

优选的，所述输气管路各个出气、进气端口为喇叭口，所述端口便于气体的进入及输出，更优选的，所述喇叭口为37°喇叭口。

进一步的，所述原料进气端还设置有原料过滤器、进气端手动截止阀、质量流量表、第二压力表，所述原料过滤器设置在进气端手动截止阀之前，所述质量流量表设置在进气端手动截止阀之后，所述第二压力表设置在质量流量表之后，优选的，所述第二压力表所在支路上还设置有第二压力表阀，所述第二压力表与质量流量表协同监测进入净化组件原料气的流量和气压，保证进入净化组件的原料气达到净化组件的工作标准，从而提高成品气的质量，所述第二压力表之后为净化组件，上述各组件通过管路相连接。

优选的，所述原料过滤器为20μm金属丝过滤器，所述原料气过滤器用于去除原料气内的大颗粒杂质，更优选的，所述质量流量表使用的是科氏力原理质量流量表，用于监测工作流量，具备modbus远传及现场显示功能，所述质量流量表通过传输组件与数据处理组件相连接，更优选的，所述第二压力表通过传输组件与数据处理组件相连接。更优选的，所述质量流量表设置有2台，一用一备，以防由于质量流量表损坏影响设备的正常生产。

进一步的，所述原料过滤器之前还设置有第一压力表，所述第一压力表用于对原料气的第一步监测，以保证进入装置的原料气气压达到装置工作时的压力标准，优选的，所述第一压力表所在支路上还设置有第一压力表阀。

进一步的，所述原料取样口与原料放空口并联，优选的，所述原料取样口与原料放空口并联之后接入输气管路原料进气端的接入点在原料气过滤器和进气端手动截止阀之间，更优选的，所述原料取样口及原料放空口所在支路上分别设置有原料取样支路手动截止阀及原料放空支路手动截止阀。

优选的，所述成品气输出端与净化组件相连接，所述成品气输出端还设置有成品气第一过滤器、成品气第二过滤器、输出端手动节流阀、输出端高压二位二通阀、输出端手动截止阀、第三压力表，优选的，所述成品气第一过滤器设置在净化组件之后，所述成品气第二过滤器设置在成品气第一过滤器之后，所述输出端手动节流阀设置在第二过滤器之后，所述输出端高压二位二通电磁阀位于输出端手动节流阀之后，所述输出端手动截止阀设置在输出端高压二位二通电磁阀之后，所述第三压力表设置在输出端手动截止阀之后，所述第三压力表之后为成品气输出口，更优选的，所述第三压力表所在支路上还设置有第三压力表阀，上述各组件通过管路相连接。

所述成品气第一过滤器与成品气第二过滤器之间存在联动协同关系，成品气第一过滤器用于过滤大颗粒杂质，成品气第二过滤器用于过滤小颗粒杂质，上述排布结构符合科学过滤方法，即先过滤大颗粒后过滤小颗粒的配置方式，所述输出端手动节流阀设置在输出端手动截止阀与输出端高压二位二通阀之前是用于调节所有成品气输出端端口的成品气流量，以满足多种成品气装罐标准及成品气压力要求，所述输出端高压二位二通阀与传输组件的连接接入段位于输出端手动节流阀与输出端手动截止阀之间，且所述传输组件与数据处理组件相连接，便于实时反应输出端成品气的各项指标，同时在紧急情况下迅速切断成品气出气，所述结构保证本装置产出成品气的优秀率，加强本装置的生产精确度及安全性，所述第三压力表用于监测成品气输出口的压力值，便于对成品气出气的实时控制。

优选的，所述成品气第一过滤器为5μm金属丝过滤器，所述成品气第二过滤器为0.1 μm烧结过滤器。

进一步的，所述成品气取样口与成品气放空口并联，优选的，所述成品气取样口与成品气放空口并联之后接入输气管路成品气输出端的接入点在输出端手动节流阀和输出端高压二位二通阀之间，更优选的，所述成品气取样口及成品气放空口所在支路上分别设置有成品气取样支路手动截止阀及成品气放空支路手动截止阀。

优选的，所述检测组件包括氧分析仪、传输组件及数据处理组件，所述氧分析仪与数据处理组件通过传输组件相连接，所述检测组件分为原料检测端及成品气检测端，更优选的，所述原料检测端及成品气检测端分别于原料进气端及成品气输出端相连接，所述原料检测端接入点位于原料过滤器及进气端手动截止阀之间，所述成品气检测端接入点位于成品气第二过滤器及输出端手动节流阀之间。

进一步的，所述数据处理组件包括可编程逻辑控制器、控制软件、触摸屏，用于流程动态显示与报警，包括进出口氧含量、流量、工作压力、气动球阀开关状态以及剩余的可纯化气体含量预估，用于成品气氧超标或流量超出预设上限时联锁关闭成品气出气口气动球阀，优选的，所述数据处理组件还设置有数据处理连接端口，更优选的，所述数据处理连接端口连接有笔记本电脑，所述笔记本电脑配备有相应的存储、查询等功能的软件，用于与可编辑逻辑控制器联网，实时观测记录查阅可编辑逻辑控制器内信息。

优选的，所述原料检测端设置有原料检测减压阀、原料检测手动节流阀、原料检测安全阀、原料氧分析仪，所述原料检测减压阀与原料检测手动节流阀、原料氧分析仪依次通过管道相串联连接，优选的，所述减压阀采用Sa-up减压阀，优选的，所述原料检测安全阀设置在原料检测第一支路上，所述支路在原料检测端上的接入点位于原料检测手动节流阀及原料氧分析仪之间。

更优选的，所述原料检测手动节流阀及原料氧分析仪之间还设置有第二支路，所述第二支路上设置有原料检测支路手动节流阀，所述第一支路用于防止进入氧分析仪的气体压力超过设定压力，所述第二支路用于紧急情况下放空原料检测端气体。

优选的，所述成品气检测端设置有成品气检测减压阀、成品气检测手动节流阀、成品气检测安全阀、成品气氧分析仪，所述成品气检测减压阀与成品气检测手动节流阀、成品气氧分析仪依次串联且通过管道相连接，优选的，所述减压阀采用Sa-up减压阀，优选的，所述成品气检测安全阀设置在成品气检测第一支路上，所述支路在成品气检测端上的接入点位于成品气检测手动节流阀及成品气氧分析仪之间。

更优选的，所述成品气检测手动节流阀及成品气氧分析仪之间还设置有第二支路，所述第二支路上设置有成品气检测支路手动节流阀，所述第一支路用于防止进入氧分析仪的气体压力超过设定压力，所述第二支路用于紧急情况下放空成品气检测端气体。

优选的，本装置中使用的管道均采用奥氏体不锈钢管，更优选的，采用保护气热处理的光亮管，其内表面使用内窥镜检查确认杜绝氧化皮。

优选的，本发明中内部各个管路连接均采用航天标准37°球头螺母与螺纹喇叭口连接，对外接口均采用螺纹喇叭口。

所述输气管路上的焊接点采用坡口加工，焊接完成后焊接点剖面熔核成鱼鳞状排布，使管路系统的焊接更为紧密，使系统在高压运行时气密性更好。故本发明的另一方面还提供了一种焊接方法，高压管道的切割必须采用机械方法，不允许用等离子切割，碳弧气创加工，故采用如下焊接方法：

S1：坡口加工：合适的坡口尺寸可以兼顾母材熔合和焊缝透度，高压管道管壁厚、导热系数小、热膨胀系数大，为减少焊接变形，坡口角度为60°，坡口倾角由底部向上逐步减小，近似于V型坡口，坡口间隙1.5-2.5mm，采用小焊接电流，熔深小，因而坡口的钝边要小，保证打底焊接能实现单面焊双面成形，一般应小于1mm。

S2：组队要求：施焊前必须用角磨机对基层焊缝坡口及两侧各30mm范围内的铁锈、油污、水分等进行清理，管道对接焊口应做到内壁平齐，内壁错边量不宜超过壁厚的10％，并且不大于0.5m，外壁错边量应不大于2mm。

S3：焊接方法：保证焊透及熔合良好的条件下焊接参数采用小电流、小电压和快速焊，以减小焊接线能量，也可通过增加焊接层道数来控制焊接线能量，即多层多焊道的焊接工艺，保持电弧电压的稳定，每焊完一层焊缝，必须彻底打磨清渣，并经质量检査合格后方可进行下一层焊接。

所述工艺流程S1与S2之间可设置有，优选的工艺流程S1’：为了保证焊接质量，防止焊接缺陷的产生，需对坡口进行透检测。

所述工艺流程S3可设置有，优选的工艺流程S3’：根据管道管径和壁厚的不同，选用钨极氯弧焊或电联焊进行管道悍接，一般壁厚≤6mm的管道，采用钨极弧焊焊接，壁厚＞6mm 的管道，采用钨极氯弧焊打底焊，悍条电弧焊填充及盖面焊的焊接方法。

本发明的高纯氮气净化装置中装置内部的高压管路均使用上述的焊接方法连接，所述焊接方法保证本发明在高压条件下工作的稳定、安全、高效。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明提供的高纯氮气净化装置，采用复合无氢还原的催化与干燥吸附脱水净化联合提纯氮气的净化技术。

2.本发明提供的的高纯氮气净化装置，在常温、超高压环境下工作，无需进行降温及降压步骤，简化生产工艺显著减低生产成本。

3.本发明提供的的高纯氮气净化装置，净化效果好、生产产品精度高、可快速生产99.999％的氮气。

4.本发明提供的的高纯氮气净化装置，装置结构简单流畅，装置占地面积少，操作、维修简便，故障率低、耗能低。

5.本发明提供的的高纯氮气净化装置，高压管路使用特殊的焊接方式，且管路设有多重防护设计，故本装置的机械强度、设备安全性、设备稳定性高。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种高纯氮气净化装置示意图；

图2为本发明一种高纯氮气净化装置示意图进气端放大图；

图3为本发明一种高纯氮气净化装置示意图输出端放大图；

图4为本发明一种高纯氮气净化装置示意图净化组件放大图；

图5为本发明一种高纯氮气净化装置示意图进气检测端放大图；

图6为本发明一种高纯氮气净化装置示意图成品气检测端放大图；

图7为本发明一种高纯氮气净化装置工作流程图；

图8为本发明中焊接处剖视图；

附图标记说明

通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。

11、原料进气端；111、原料进气口；112、原料取样口；113、原料放空口；114、原料过滤器；115、质量流量表；116、第一压力表；117、第二压力表；118、进气端手动截止阀；1121、原料取样支路手动截止阀；1131、原料放空支路手动截止阀；1161、第一压力表阀；1171、第二压力表阀；12、成品气输出端；121、成品气输出口；122、成品气取样口；123、成品气放空口；124、成品气第一过滤器；125、成品气第二过滤器；126、第三压力表；127、输出端手动节流阀；128、输出端高压二位二通阀；129、输出端手动截止阀；1221、成品气取样支路手动截止阀；1231、成品气放空支路手动截止阀；1261、第三压力表阀；2、净化组价；21、吸附罐；22、金属吸附罐；23、净化进气手动截止阀；24、净化出气手动截止阀；25、吸附罐手动截止阀；26、吸附罐支路手动截止阀；27、再生系统连接手动截止阀；41、原料检测端；42、成品气检测端；43、传输组件；44、数据处理组件； 411、原料氧分析仪；412、原料检测减压阀；413、原料检测手动节流阀；414、原料检测安全阀；415、原料检测支路手动节流阀；421、成品气检测氧分析仪；422、成品气检测减压阀；423、成品气检测手动节流阀；424、成品气检测安全阀；425、成品气检测支路手动节流阀；5、熔核。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

如图1-图6所示，本发明提供了一种高纯度氮气提纯装置，所述高纯氮气净化装置包括：输气管路、净化组件2、控制组件、检测组件，所述输气管路与净化组件2及检测组件相连接，所述净化组件2包括第一吸附组件及第二吸附组件，所述第一吸附组件设置在第二吸附组件之前，所述控制组件设置在输气管路上，所述检测组件包括检测器、传输组件43 及数据处理组件44，所述检测器与数据处理组件44通过传输组件43相连接。所述控制组件包括手动截止阀、手动节流阀、压力表阀、安全阀、减压阀及高压二位二通电磁阀。所述输气管路包括原料进气端11及成品气输出端12，所述原料进气端11、成品气输出端12分别于净化组件2相连接且位于净化组件2两侧，所述原料进气端11设置有原料进气口111、原料取样口112、原料放空口113，所述成品气输出端12置有成品气输出口121、成品取样口122、成品放空口123。所述数据处理组件44与检测端通过传输组件43相连接，所述检测端包括原料检测端41及成品气检测端42，优选的，所述原料检测端41及成品气检测端 42分别于原料进气端41及成品气输出端42相连接，所述原料检测端41接入点位于原料过滤器114及进气端手动截止阀118之间，所述成品气检测端42接入点位于成品气第二过滤器125及输出端手动节流阀127之间，所述数据处理组件44包括可编程逻辑控制器、控制软件、触摸屏，用于流程动态显示与报警，包括进出口氧含量、流量、工作压力、气动球阀开关状态以及剩余的可纯化气体含量预估，用于成品气氧超标或流量超出预设上限时联锁关闭成品气出气口气动球阀，进一步的，所述数据处理组件44还设置有数据处理连接端口，优选的，所述数据处理连接端口连接有笔记本电脑，所述笔记本电脑配备有相应的存储、查询等功能的软件，用于与可编辑逻辑控制器联网，实时观测记录查阅可编辑逻辑控制器内信息。本装置中使用的管道均采用奥氏体不锈钢管，优选的，采用保护气热处理的光亮管，其内表面使用内窥镜检查确认杜绝氧化皮，本发明中内部各个管路连接均采用航天标准37°球头螺母与螺纹喇叭口连接，对外接口均采用螺纹喇叭口。

如图1及图2所示，所述原料进气端11还设置有原料过滤器114、进气端手动截止阀118、质量流量表115、第一压力表116、第二压力表117，所述原料过滤器114设置在进气端手动截止阀118之前，所述质量流量表115设置在进气端手动截止阀118之后，所述第二压力表117设置在质量流量表115之后，所述第二压力表117所在支路上设置有第二压力表阀1171，所述第二压力表117与质量流量表115协同监测进入净化组件2原料气的流量和气压，保证进入净化组件2的原料气达到净化组件2的工作标准，从而提高成品气的质量，所述第二压力表117之后为净化组件2，优选的，所述原料进气口111与原料过滤器 114之间还设置有第一压力表116，所述第一压力表116所在支路上设置有第一压力表阀 1161，所述第一压力表116用于对原料气的第一步监测，以保证进入装置的原料气气压达到装置工作时的压力标准，所述原料取样口112与原料放空口113并联，所述并联接入输气管路原料进气端的接入点在原料气过滤器114和进气端手动截止阀118之间，所述原料取样口 112及原料放空口113所在支路上分别设置有取样支路手动截止阀1121及放空支路手动截止阀1131。上述各组件通过管路相连接。优选的，所述原料过滤器114为20μm金属丝过滤器，所述原料气过滤器114用于去除原料气内的大颗粒杂质，优选的，所述质量流量表 115使用的是科氏力原理质量流量表，用于监测工作流量，具备modbus远传及现场显示功能，所述质量流量表115通过传输组件43与数据检测组件44相连接，优选的，所述第二压力表117通过传输组件43与数据处理组件44相连接。更优选的，所述质量流量表115设置有2台，一用一备，以防由于质量流量表损坏影响设备的正常生产。

如图1及图3所示，所述成品气输出端12与净化组件2相连接，所述成品气输出端12还设置有成品气第一过滤器124、成品气第二过滤器125、输出端手动节流阀127、输出端高压二位二通阀128、输出端手动截止阀129、第三压力表126，所述成品气第一过滤器124 设置在净化组件2之后，所述成品气第二过滤器125设置在成品气第一过滤器124之后，所述输出端手动节流阀127设置在第二过滤器125之后，所述输出端高压二位二通电磁阀位于 128输出端手动节流阀127之后，所述输出端手动截止阀129设置在输出端高压二位二通电磁阀128之后，所述第三压力表126设置在手动截止阀129之后，所述第三压力表126之后为成品气输出口121，所述第三压力表126所在支路上设置有第三压力表阀1261，所述成品气取样口122与成品气放空口123并联，所述并联接入输气管路成品气输出端的接入点在输出端手动节流阀127和输出端高压二位二通阀128之间，优选的，所述成品气取样口 122及成品气放空口123所在支路上分别设置有成品气取样支路手动截止阀1221及成品气放空支路手动截止阀1231，上述各组件通过管路相连接。所述成品气第一过滤器124与成品气第二过滤器125之间存在联动协同关系，成品气第一过滤器124用于过滤大颗粒杂质，成品气第二过滤器125用于过滤小颗粒杂质，所述输出端手动节流阀127设置在输出端手动截止阀129与输出端高压二位二通阀128之前是用于调节所有成品气输出端12端口的成品气流量，以满足多种成品气装罐标准及成品气压力要求，所述输出端高压二位二通阀128 与数据处理组件44通过传输组件43相连接，所述输出端高压二位二通阀便于紧急情况下迅速切断成品气出气，所述结构保证本发明产出成品气的优秀率，加强本发明的生产精确度，优选的，所述输出端高压二位二通电磁阀128为电开式且单电控。所述第三压力表126用于监测成品气输出口的压力值，便于对成品气出气的实时控制。优选的，所述成品气第一过滤器124为5μm金属丝过滤器，所述成品气第二过滤器125为0.1μm烧结过滤器。

如图1及图4所示，所述第一吸附组件设置在原料进气端11一侧，且为吸附罐21，所述第二吸附组件设置在成平气输出端12一侧，且为金属吸附罐22，所述吸附罐21设置有8个且所述吸附罐21串联连接，所述吸附罐21与金属吸附罐22串联相连，所述串联连接保证在净化组件压力高且流量大的情况下，吸附剂对原料气体的吸附空速。所述吸附罐11内装有钯锰吸附剂、钯碳纤维吸附剂且比例为100:1，所述钯锰吸附剂所用品牌及型号为：北氧特气、BY-206型，所述钯碳纤维吸附剂为活性炭纤维。所述金属吸附罐22内装有锆钒铁钛吸附剂，所述锆钒铁钛吸附剂所用品牌及型号为：兆竑科技有限公司、非蒸散型-锆钒铁吸气剂，所述吸附罐21及金属吸附罐22内设置有分布式阻尼装置。优选的，所述净化组件 2配套有再生系统，所述再生系统包括氢气加热器及防爆配电箱，所述再生系统通过净化组件2底部的再生支路与净化组件2相连接，所述再生支路上设置有再生系统连接手动截止阀 27。所述第一吸附组件与原料进气端11连接处设置有净化进气手动截止阀23，所述第二吸附组件与成品气输出端12连接处设置有净化出气手动截止阀24。优选的，上述各个吸附罐 21及金属吸附罐22之间的连接管道上设置有吸附罐手动截止阀25，且所述的各个吸附罐21顶端连接管道上均设置有吸附罐支路，所述的吸附罐支路上均设有吸附罐支路手动截止阀26，所述各个手动截止阀便于对进出各个吸附罐21内的气体进行控制，防止发生故障及减小故障发生后造成的损失。

如图1及图5所示，所述原料检测端41设置有原料检测减压阀412、原料检测手动节流阀413、原料检测安全阀414、原料氧分析仪411，所述原料检测减压阀412与原料检测手动节流阀413、原料氧分析仪411依次通过管道相串联连接，所述原料检测减压阀412采用Sa-up减压阀，所述原料检测安全阀414设置在原料检测第一支路上，所述支路在原料检测端41上的接入点位于原料检测手动节流阀413及原料氧分析仪411之间，所述原料氧分析仪411通过传输组件43与数据处理组件44相连接。所述原料检测手动节流阀413及原料氧分析仪411之间还设置有第二支路，所述第二支路上设置有原料检测支路手动节流阀 415。所述第一支路用于防止进入原料检测氧分析仪411的气体压力超过设定压力，所述第二支路用于紧急情况下放空原料检测端41气体。

如图1及图6所示，所述成品气检测端42设置有成品气检测减压阀422、成品气检测手动节流阀423、成品气检测安全阀424、成品气氧分析仪421，所述成品气检测减压阀422与成品气检测手动节流阀423、成品气氧分析仪421依次通过管道相串联连接，所述成品气检测减压阀422采用Sa-up减压阀，所述成品气检测安全阀424设置在成品气检测第一支路上，所述支路在成品气检测端42上的接入点位于成品气检测手动节流阀423及成品气氧分析仪421之间，所述成品气检测手动节流阀423及成品气氧分析仪421之间还设置有第二支路，所述第二支路上设置有成品气检测支路手动节流阀425，所述第一支路用于防止进入成品气氧分析仪421的气体压力超过设定压力，所述第二支路用于紧急情况下放空成品气检测端42气体。

如图1-图7所示，所述原料气体经过原料进气口111进入本装置中，经过第一压力表 116及原料氧分析仪411的检测，确定原料气压力及氧含量符合本装置生产要求，打开进气端手动截止阀118，原料气体流过质量流量表115及第二压力表116，确定原料气体流量符合本装置的生产要求及确定原料气体压力依旧符合生产要求，打开净化进气手动截止阀，原料气体依次经过串联的第一吸附组件21及第二吸附组件22，打开净化出气手动截止阀，成品气体进入成品气氧分析仪421的检测，确定成品气体氧含量符合要求，打开输出端手动截止阀129，输出成品气，所述成品气经过第三压力表126，随时检测成品气气压。

如图8所示，焊接完成后焊接点剖面图上熔核成鱼鳞状排布，所述焊接方法如下：

S1：坡口加工：合适的坡口尺寸可以兼顾母材熔合和焊缝透度，高压管道管壁厚、导热系数小、热膨胀系数大，为减少焊接变形，坡口角度为60°，坡口倾角由底部向上逐步减小，近似于V型坡口，坡口间隙1.5-2.5mm，采用小焊接电流，熔深小，因而坡口的钝边要小，保证打底焊接能实现单面焊双面成形，一般应小于1mm。

S2：组队要求：施焊前必须用角磨机对基层焊缝坡口及两侧各30mm范围内的铁锈、油污、水分等进行清理，管道对接焊口应做到内壁平齐，内壁错边量不宜超过壁厚的10％，并且不大于0.5m，外壁错边量应不大于2mm。

S3：焊接方法：保证焊透及熔合良好的条件下焊接参数采用小电流、小电压和快速焊，以减小焊接线能量，也可通过增加焊接层道数来控制焊接线能量，即多层多焊道的焊接工艺，保持电弧电压的稳定，每焊完一层焊缝，必须彻底打磨清渣，并经质量检査合格后方可进行下一层焊接。

所述工艺流程S1与S2之间可设置有，优选的工艺流程S1’：为了保证焊接质量，防止焊接缺陷的产生，需对坡口进行透检测。

所述工艺流程S3可设置有，优选的工艺流程S3’：根据管道管径和壁厚的不同，选用钨极氯弧焊或电联焊进行管道悍接，一般壁厚≤6mm的管道，采用钨极弧焊焊接，壁厚＞6mm的管道，采用钨极氯弧焊打底焊，悍条电弧焊填充及盖面焊的焊接方法。

本发明的高纯氮气净化装置中装置内部的高压管路均使用上述的焊接方法连接，所述焊接方法保证本发明在高压条件下工作的稳定、安全、高效。

本发明提供的高纯氮气净化装置，采用复合无氢还原的催化与干燥吸附脱水净化联合提纯氮气的净化技术，在常温、超高压环境下工作，无需进行降温及降压步骤，简化生产工艺显著减低生产成本，净化效果好、生产产品精度高、可快速生产99.999％的氮气，本发明装置结构简单流畅，装置占地面积少，操作、维修简便，故障率低、耗能低，装置内部高压管路使用特殊的焊接方式，同时管路设有多重防护设计，故本装置的机械强度、设备安全性、设备稳定性高。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高纯氮气净化装置，包括：输气管路、净化组件(2)、控制组件、检测组件，其特征在于：所述输气管路与净化组件及检测组件相连接，所述净化组件(2)包括第一吸附组件及第二吸附组件，所述第一吸附组件设置在第二吸附组件之前，所述控制组件设置在输气管路上，所述输气管路包括原料进气端(11)及成品气输出端(12)，所述原料进气端(11)、成品气输出端(12)分别与净化组件(2)相连接且位于净化组件(2)两侧，所述检测组件分为原料检测端(41)及成品气检测端(42)，所述原料检测端(41)及成品气检测端(42)分别与原料进气端(11)及成品气输出端(12)相连接；

其中，所述第一吸附组件包括吸附罐(21)，所述第二吸附组件包括金属吸附罐(22)，所述吸附罐(21)内设置有脱氧剂，所述脱氧剂采用三氧化二铝、氧化钙、二氧化锰、钯锰纤维、13X分子筛吸附剂中的一种或几种，所述金属吸附罐(22)内设置中吸气剂，所述吸气剂采用金属锆、钒、铁、钛中的一种或几种；

所述原料进气端（11）还设置有原料过滤器（114）、进气端手动截止阀（118）、质量流量表（115）、第二压力表（117），所述原料过滤器（114）设置在进气端手动截止阀（118）之前，所述质量流量表（115）设置在进气端手动截止阀（118）之后，所述第二压力表（117）设置在质量流量表（115）之后；

所述成品气输出端（12）还设置有成品气第一过滤器（124）、成品气第二过滤器（125）、输出端手动节流阀（127）、输出端高压二位二通阀（128）、输出端手动截止阀（129）、第三压力表（126），所述成品气第一过滤器（124）设置在净化组件之后，所述成品气第二过滤器（125）设置在成品气第一过滤器（124）之后，所述输出端手动节流阀（127）设置在成品气第二过滤器（125）之后，所述输出端高压二位二通阀（128）位于输出端手动节流阀（127）之后，所述输出端手动截止阀（129）设置在输出端高压二位二通阀（128）之后，所述第三压力表（126）设置在输出端手动截止阀（129）之后，所述第三压力表（126）之后为成品气输出口（121），上述各组件通过管路相连接；

所述原料检测端（41）接入点位于原料过滤器（114）及进气端手动截止阀（118）之间，所述成品气检测端接入点位于成品气第二过滤器（125）及输出端手动节流阀（127）之间；

所述原料检测端(41)设置有原料检测减压阀(412)、原料检测手动节流阀(413)、原料检测安全阀(414)、原料氧分析仪(411)，所述原料检测减压阀(412)与原料检测手动节流阀(413)、原料氧分析仪(411)依次通过管道相串联连接，所述原料检测安全阀(414)设置在支路上，所述支路接入点在 原料检测手动节流阀 (413)与原料氧分析仪(411)之间；

所述成品气检测端(42)设置有成品气检测减压阀(422)、成品气检测手动节流阀(423)、成品气检测安全阀(424)、成品气氧分析仪(421)，所述成品气检测减压阀(422)与成品气检测手动节流阀(423)、成品气氧分析仪(421)依次通过管道相串联连接，所述成品气检测安全阀(424 )设置在支路上，所述支路接入点在成品气检测手动节流阀 (423 )与成品气氧分析仪(421 )之间。

2.根据权利要求1所述高纯氮气净化装置，其特征在于：所述吸附罐(21)设置有多个，多个吸附罐(21)之间串联连接，所述金属吸附罐(22)与吸附罐(21)之间串联连接。

3.根据权利要求1所述高纯氮气净化装置，其特征在于：所述吸附罐(21)及金属吸附罐(22)内还设置有分布式阻尼装置。

4.根据权利要求1所述高纯氮气净化装置，其特征在于：所述输气管路上的焊接点采用坡口加工，焊接完成后焊接点剖面上熔核(5)呈鱼鳞状排布。

5.根据权利要求1所述高纯氮气净化装置，其特征在于：

所述第一吸附组件与原料进气端（11）连接处设置有净化进气手动截止阀（23），所述第二吸附组件与成品气输出端（12）连接处设置有净化出气手动截止阀（24）。

6.根据权利要求5所述高纯氮气净化装置，其特征在于：所述原料进气端(11)设置有原料进气口(111)、原料取样口(112)、原料放空口(113)，所述成品气输出端（12）置有成品气输出口(121)、成品气取样口(122)、成品气放空口(123)。

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