CN110067937A - 一种氮气密封系统及密封工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氮气密封系统及密封工艺，其特征在于：包括复数组需要充氮保护的密封容器，每组密封容器的顶部分别设有一氮气口，氮气口与氮气主管相连；密封容器上设有进料口及出料口；氮气主管的进气口上连接有高压氮气进口、氮气减压阀、压力调节阀，压力调节阀的进口及出口上并接有调节阀旁路，调节阀旁路上设有第一电磁阀；氮气主管的出气口上设有双向水封装置，双向水封装置的进口及出口上并接有水封装置旁路，所述水封装置旁路上设有第二电磁阀；所述氮气主管上还并接有复数组氮气支管，每组氮气支管分别与一密封容器的氮气口相连；密封工艺为藻油的流动能够使对应密封容器内的氮气内循环回流。本发明减少了氮气的使用，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种氮气密封系统及密封工艺。
背景技术
在藻油、鱼油精制、制药乳剂以及生物、医药、化工等行业生产过程中，很多情况下都涉及物料不能接触空气需要用氮气进行保护，防止氧气与物料的接触。现有充氮技术中，通常对涉及的设备单独进行保护，这样在有很多设备都需要充氮保护时会使投资大幅度增加，运行过程中氮气消耗较大，运行成本增加。现有充氮方式一般均为将高压氮气减压到需要的压力，如1KPa，分别连接到密封容器上，在密封容器上分别装有呼吸阀和保护设备的爆破膜，当物料从外部送到该密封容器时，氮气从呼吸阀排出，当物料从容器中往外送料时，氮气进入容器；当压力突然变化超过爆破膜设计压力时，爆破膜爆开，容器与大气连通从而保护设备，该方案氮气消耗较大，另外出现爆开情况下，对物料的保护较差。
发明内容
本发明目的是提供一种氮气密封系统及密封工艺，通过使用该结构，在有多组需要充氮保护的设备时，可以大幅度减少设备投资，提高设备和产品的保护效果，降低氮气的消耗和设备维修保养等运行费用，从而降低生产成本，保证产品质量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种氮气密封系统，包括复数组需要充氮保护的密封容器，每组密封容器的顶部分别设有一氮气口，所述氮气口与氮气主管相连；所述密封容器上部设有进料口，下部设有一出料口，所述进料口上设有进料阀门，所述出料口上设有出料阀门；所述氮气主管的进气口上连接有高压氮气进口、氮气减压阀、压力调节阀，所述压力调节阀的进口及出口上并接有调节阀旁路，所述调节阀旁路上设有第一电磁阀；所述氮气主管的出气口上设有双向水封装置，所述双向水封装置的进口及出口上并接有水封装置旁路，所述水封装置旁路上设有第二电磁阀；所述氮气主管上设有一压力传感器；所述氮气主管上还并接有复数组氮气支管，每组所述氮气支管分别与一密封容器的氮气口相连，每根所述氮气支管上设有常开阀，所述常开阀正常运行时保持常开状态。
上述技术方案中，所述氮气减压阀设置于所述氮气主管的高压氮气进口处，所述减压阀将高压氮气从≥0.3MPa减压到0.03MPa～0.1MPa，避免高压氮气因压差过大影响压力调节阀调节效果和调节精度；所述压力调节阀设置于所述氮气减压阀的后端。
上述技术方案中，所述第一电磁阀是系统保护装置，在压力传感器显示数值达到启动设定值时自动打开，快速补入氮气，达到压力调节阀设定压力时第一电磁阀自动关闭。
上述技术方案中，所述双向水封装置根据系统需要设定的氮封压力及需要保护的负压设计，通常排气压力略大于压力调节阀设定压力,在静置状态下以及从系统内密封容器向系统内密封容器送料时，系统内氮气压力平衡，没有氮气从系统溢出；当从进料管线向氮封系统内密封容器进料时，系统内压力大于设定压力时氮气通过双向水封系统排出；当从系统内密封容器往系统外送料时，系统内压力降低，压力调节阀自动进气使系统内压力达到设定值；当系统内其它保护措施全部失灵且系统内负压达到设定值时，空气通过双向水封反向进入系统破真空，确保系统中所连接的设备安全；所述第二电磁阀，在由进料管线上用高压氮气吹扫残余物料时，压力传感器显示的压力大于设定值时，第二电磁阀自动打开，当压力降到设定值时第二电磁阀自动关闭，第二电磁阀设定值通常略大于双向水封装置设定值。
上述技术方案中，所述密封容器进料口可由系统外经过进料管线向系统内的密封容器内进料。
上述技术方案中，所述密封容器进料口可在系统内从一个密封容器倒到另一个密封容器，从一个密封容器的出料口经管路与另一个密封容器的进料口连接；并可以在进料口上连接高压氮气吹扫，将进料口中的残余物料以及部分氮气吹到系统中的密封容器内；所述出料口可以向系统外出料，也可在系统内从一个密封容器送料到另一个密封容器。
为达到上述目的，本发明采用了一种氮气密封工艺，其步骤为：
①高压氮气从高压氮气进口进入到氮气主管内，经过减压阀将氮气的气压降低，再通过压力调节阀对降压之后氮气的气压进行调节，使后端整条氮气主管的气压达到设定值；
②密封容器系统初次通氮气时须对系统内的密封容器进行置换，置换时可从顶部氮气支管进氮气，打开底部出料口将置换出的气体从底部排出，达到需要的氮气纯度时，关闭出料口；置换完成后所有通向密封容器的氮气支管上的常开阀保持常开状态；
③当物料通过进料口进入系统内时，密封容器内的氮气会从氮气支管进入氮气主管，当压力超过设定值时，氮气通过双向水封装置排出系统；
④当从系统内的一个密封容器向另一个密封容器送料时，送出物料的密封容器中的压力降低，氮气主管内的氮气会通过与其连接的氮气支管将氮气注入到密封容器中，后端进料的密封容器中压力升高，这个密封容器中的氮气通过氮气支管进入氮气主管，整个系统内压力平衡，无氮气排出，避免了氮气浪费；
⑤当系统内的密封容器向系统外出料时，密封容器内压力降低，氮气从氮气主管补入密封容器内，系统内压力降低，压力调节阀自动调节，增加进气量，保证系统压力稳定在设定值；
⑥当利用氮气在进料口上将残余物料吹到密封容器时，由于系统内压力快速上升，当达到设定值时，第二电磁阀自动打开，将多余的氮气排出系统，避免大量气体从双向水封装置排出导致出现双向水封装置密封问题，压力回到设定值时，第二电磁阀自动关闭。
⑦当系统内多个密封容器同时向系统外出料时，系统内压力降低过快，压力调节阀来不及补充，系统内压力到启动设定值时，第一电磁阀自动打开，减压后的氮气直接补进系统，当系统内压力达到压力调节阀设定值时自动关闭，确保系统不出现负压。
上述技术方案中，在系统内从其中一个密封容器向另一个密封容器送料过程中，后端密封容器内的氮气会经过对应的氮气支管回流到氮气主管内，再经由氮气主管及前端密封容器的氮气支管将氮气补充到密封容器内，实现氮气在整个系统的内循环，避免了氮气的浪费。
上述技术方案中，当系统中所有控制设备失灵，且出现人为操作失误造成系统负压超过设定值时，空气通过双向水封装置自动补入系统，达到压力平衡时自动封闭，可确保系统内密封容器在任何情况下不会因真空造成设备损坏，并只将系统最少需要的空气补入系统，尽可能维持较高的氮气纯度，从而尽可能减少对系统内物料的损害。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明将所有需要充氮保护的密封容器连在一起组成充氮系统，在氮气主管上面设置多根氮气支管，每根氮气支管与系统内一密封容器连接，且氮气支管上面设置常开阀，这样在物料加工过程中，从一个密封容器输送带另外一个密封容器的时候，被加入物料的密封容器内的氮气会从氮气支管回流到氮气主管内，送出物料的密封容器则被填入氮气，这样氮气能够在整个系统内进行内循环，既能够减少氮气的用量，有效降低成本，同时还能够保证整个系统气压的稳定性，保证产品的加工质量及加工安全性；
2.本发明中对各种可能出现的设备和系统安全问题进行全方位的保护，可以在任何意外情况下确保设备安全，并尽可能少的对被保护物料进行保护，且相对投资少、保护效果好、运行可靠且费用低。
附图说明
图1是本发明实施例一中的结构示意图。
其中：1、密封容器；2、氮气口；3、进料口；4、出料口；5、氮气主管；6、进料阀门；7、出料阀门；8、高压氮气进口；9、氮气减压阀；10、压力调节阀；11、调节阀旁路；12、第一电磁阀；13、双向水封装置；14、水封装置旁路；15、第二电磁阀；16、压力传感器；17、氮气支管；18、常开阀。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1所示，一种氮气密封系统，包括结晶釜、反应釜、暂存罐、配料罐等密封容器1，每组密封容器1的顶部分别设有一氮气口2，所述氮气口2与氮气主管5相连；所述密封容器1上部设有进料口3，下部设有一出料口4，所述进料口3上设有进料阀门6，所述出料口4上设有出料阀门7；所述氮气主管5的进气口上连接有高压氮气进口8、氮气减压阀9及压力调节阀10，所述压力调节阀10的进口及出口上并接有调节阀旁路11，所述调节阀旁路11上设有第一电磁阀12；所述氮气主管5的出气口上设有双向水封装置13，所述双向水封装置13的进口及出口上并接有水封装置旁路14，所述水封装置旁路14上设有第二电磁阀15；所述氮气主管5上设有一压力传感器16；所述氮气主管5上还并接有复数组氮气支管17，每组所述氮气支管17分别与一密封容器1的氮气口2相连，每根所述氮气支管17上设有常开阀18，所述常开阀保持常开状态。
其中，进料阀门、出料阀门、第一电磁阀及第二电磁阀，可以根据实际需要，采用自动阀门或者手动阀门。
所述氮气减压阀设置于所述氮气主管的高压氮气进口处，所述减压阀将高压氮气从≥0.3MPa减压到0.03MPa～0.1MPa，避免高压氮气因压差过大影响压力调节阀调节效果和调节精度；所述压力调节阀设置于所述氮气减压阀的后端。所述氮气主管的压力设定在500Pa～3KPa之间，也可根据需要自行设定，由压力传感器显示，并根据压力传感器显示值控制进气口处调节阀，控制主管系统压力稳定在设定值；其中电磁阀也可采用其它形式的自动阀门。
所述第一电磁阀是系统保护装置，在压力传感器显示数值达到启动设定值时自动打开，快速补入氮气，达到设定压力时第一电磁阀自动关闭。
其中，双向水封装置主要是对整条氮气主管的其他进行封闭及调节，保证气压的稳定性，防止漏气现象的发生。其中，双向水封装置采用的是“专利号为2013105068932”的装置，实现双向水封，防止氮气漏出，允许外部的气体在极端情况下尽可能少的进入系统平衡压力，在保护系统内设备不受损害的情况下，尽可能减少对系统内物料的损害。
所述双向水封装置根据系统需要设定的氮封压力及需要保护的负压设计，通常排气压力略大于压力调节阀设定压力,在静置状态下以及从系统内密封容器向系统内密封容器送料时，系统内氮气压力平衡，没有氮气从系统溢出；当从进料管线向氮封系统内密封容器进料时，系统内压力大于设定压力时氮气通过双向水封系统排出；当从系统内密封容器往系统外送料时，系统内压力降低，压力调节阀自动进气使系统内压力达到设定值；当系统内其它保护措施全部失灵且系统内负压达到设定值时，空气通过双向水封反向进入系统破真空，确保系统中所连接的设备安全；所述第二电磁阀，在由进料管线上用高压氮气吹扫残余物料时，压力传感器显示的压力大于设定值时，第二电磁阀自动打开，当压力降到设定值时第二电磁阀自动关闭，第二电磁阀设定值通常略大于双向水封装置设定值。
参见图1所示，所述压力传感器16设置于氮气主管的尾端，并设置在所述双向水封装置的前端；其中，整个系统设有控制器，控制器与整个系统连接，压力传感器则是用于检测整个系统的压力，控制器根据压力传感器检测到的压力和系统设定值对系统进行控制，保证物料加工的稳定性及安全性。
其中，压力调节阀旁路及第一电磁阀的设置，当系统内多个密封容器同时向系统外出料时，系统内压力降低过快，压力调节阀来不及补充，系统内压力到零时，第一电磁阀自动打开，减压后的氮气直接补进系统，当系统内压力达到设定值时自动关闭，确保系统不出现负压。其中，水封装置旁路及第二电磁阀的设置，当从进料口向系统内密封容器用氮气吹扫残油时，系统压力可能会超过双向水封装置的压力达到第二电磁阀设定压力，此时，第二电磁阀自动打开，对整个系统进行排气降压，当系统压力降到设定值时自动关闭，保证双向水封正常运行。
在本实施例中，高压氮气压力为0.6MPa，经减压阀减压后压力为50KPa，氮封压力调节阀设定压力2KPa，第一电磁阀启动压力200Pa、关闭压力2KPa，双向水封装置设计排出压力2.1KPa、反向破真空压力-1KPa,第二电磁阀设定打开压力3kPa。
为达到上述目的，本发明采用了一种氮气密封工艺，其步骤为：
①0.6MPa高压氮气从进气口进入到氮气主管内，经过减压阀将氮气的气压降低到50KPa，再通过压力调节阀对降压之后的氮气气压进行调节，使后端整条氮气主管的气压为2KPa；
②经过调压之后的氮气经过各根氮气支管分别进入到密封容器内，将密封容器内的空气排空，直至整条氮气主管内的氮气纯度达到要求，气压稳定；
③然后将物料(本实施例中物料采用鱼油)通过进油管从进料口进入系统内的密封容器时，密封容器内的氮气会从氮气支管进入氮气主管，当压力超过设定值2.1KPa时，氮气通过双向水封装置排出系统；
④当鱼油从系统内的一个密封容器向另一个密封容器送料时(采用油管将前端密封容器的出料口与后端密封容器的进料口连接)，鱼油送出的密封容器中的压力降低，氮气主管内的氮气会通过与其连接的氮气支管将氮气注入到鱼油送出的容器中，而进入鱼油的密封容器中压力升高，该密封容器中的氮气通过氮气支管进入氮气主管，整个系统内压力平衡，无氮气排出，避免了氮气浪费；
⑤当鱼油全部生产工序完成之后，将产品从系统内的密封容器向系统外出油灌装时，密封容器内压力降低，氮气从氮气主管补入密封容器内，系统内压力降低，压力调节阀自动调节，增加进气量，保证系统压力稳定在设定值2KPa；
⑥当通过进油管连接氮气，将残油吹到密封容器时，由于系统内压力快速上升，当达到设定值3KPa时，第二电磁阀自动打开，将多余的氮气快速排出系统，避免大量气体从双向水封装置排出导致出现系统密封问题，压力回到设定值时，第二电磁阀自动关闭。
⑦当系统内多个密封容器同时向系统外出料时，系统内压力降低过快，压力调节阀来不及补充，系统内压力到200Pa时，第一电磁阀自动打开，减压后的氮气直接补进系统，当系统内压力达到设定值2KPa时自动关闭，确保系统不出现负压。
在本实施例中，所有涉及的密封容器中的鱼油，可以从前一个密封容器打到下一个密封容器，也可以从后一个密封容器打回到前一个密封容器。在鱼油流动到下一个密封容器的时候，也就相当于被加入鱼油的密封容器氮气从氮气支管回流到氮气主管内，而排空鱼油的密封容器则从氮气主管补入，也就是一个密封容器内送出的氮气会补入到另外一个密封容器内，氮气不会缺失，只有向系统中进油或吹扫管道时会有氮气排出系统，这样就能够有效减少氮气的消耗，降低成本，而且系统所涉及的设备远远少于独立充氮装置，大幅降低了充氮设备的投资，也大大降低了设备维护成本，同时系统也具有更好的稳定性和安全性。
而原有结构中，每个需要充氮保护的密封容器都是独立的，在每个容器进油时都会有氮气排出，同时每个密封容器都需要独立的保护装置，因此增加了出故障的几率，增加了维保费用，同时也增加了出现质量事故的风险。另外由于其保护装置无论是呼吸阀还是爆破膜，都需要稳定的系统压力,因此如果有大量氮气吹入系统，很容易造成系统失灵，通常不能将管道中的残余物料通过氮气吹扫，会造成一定的浪费。而且出现意外事故导致爆破膜爆破后，也能起到保护设备的效果，但会使系统内外完全连通，对物料的损害相对较大。同时在有多个需要充氮的容器时，设备投资会大幅度增加。
其中，当系统中所有控制设备失灵，且出现人为操作失误造成系统负压超过设定值时(反向破真空压力)，空气通过双向水封装置自动补入系统，达到压力平衡时自动封闭，可确保系统内密封容器在任何情况下不会因真空造成设备损坏，并只将系统最少需要的空气补入系统，尽可能维持较高的氮气纯度，从而尽可能减少对系统内物料的损害。
在本发明中，系统可以用于鱼油、藻油、制药乳剂等各种容易氧化的产品的充氮保护使用，适用范围广。
Claims (9)
1.一种氮气密封系统，其特征在于：包括复数组需要充氮保护的密封容器，每组密封容器的顶部分别设有一氮气口，所述氮气口与氮气主管相连；所述密封容器上部设有进料口，下部设有一出料口，所述进料口上设有进料阀门，所述出料口上设有出料阀门；所述氮气主管的进气口上连接有高压氮气进口、氮气减压阀、压力调节阀，所述压力调节阀的进口及出口上并接有调节阀旁路，所述调节阀旁路上设有第一电磁阀；所述氮气主管的出气口上设有双向水封装置，所述双向水封装置的进口及出口上并接有水封装置旁路，所述水封装置旁路上设有第二电磁阀；所述氮气主管上设有一压力传感器；所述氮气主管上还并接有复数组氮气支管，每组所述氮气支管分别与一密封容器的氮气口相连，每根所述氮气支管上设有常开阀，所述常开阀正常运行时保持常开状态。
2.根据权利要求1所述的氮气密封系统，其特征在于：所述氮气减压阀设置于所述氮气主管的高压氮气进口处，所述减压阀将高压氮气从≥0.3MPa减压到0.03MPa～0.1MPa，避免高压氮气因压差过大影响压力调节阀调节效果和调节精度；所述压力调节阀设置于所述氮气减压阀的后端。
3.根据权利要求2所述的氮气密封系统，其特征在于：所述第一电磁阀是系统保护装置，在压力传感器显示数值达到启动设定值时自动打开，快速补入氮气，达到压力调节阀设定压力时第一电磁阀自动关闭。
4.根据权利要求1所述的氮气密封系统，其特征在于：所述双向水封装置根据系统需要设定的氮封压力及需要保护的负压设计，通常排气压力略大于压力调节阀设定压力,在静置状态下以及从系统内密封容器向系统内密封容器送料时，系统内氮气压力平衡，没有氮气从系统溢出；当从进料管线向氮封系统内密封容器进料时，系统内压力大于设定压力时氮气通过双向水封系统排出；当从系统内密封容器往系统外送料时，系统内压力降低，压力调节阀自动进气使系统内压力达到设定值；当系统内其它保护措施全部失灵且系统内负压达到设定值时，空气通过双向水封反向进入系统破真空，确保系统中所连接的设备安全；所述第二电磁阀，在由进料管线上用高压氮气吹扫残余物料时，压力传感器显示的压力大于设定值时，第二电磁阀自动打开，当压力降到设定值时第二电磁阀自动关闭，第二电磁阀设定值通常略大于双向水封装置设定值。
5.根据权利要求1所述的氮气密封系统，其特征在于：所述密封容器进料口可由系统外经过进料管线向系统内的密封容器内进料。
6.根据权利要求1所述的氮气密封系统，其特征在于：所述密封容器进料口可在系统内从一个密封容器倒到另一个密封容器，从一个密封容器的出料口经管路与另一个密封容器的进料口连接；并可以在进料口上连接高压氮气吹扫，将进料口中的残余物料以及部分氮气吹到系统中的密封容器内；所述出料口可以向系统外出料，也可在系统内从一个密封容器送料到另一个密封容器。
7.一种氮气密封工艺，其步骤为：
①高压氮气从高压氮气进口进入到氮气主管内，经过减压阀将氮气的气压降低，再通过压力调节阀对降压之后氮气的气压进行调节，使后端整条氮气主管的气压达到设定值；
②密封容器系统初次通氮气时须对系统内的密封容器进行置换，置换时可从顶部氮气支管进氮气，打开底部出料口将置换出的气体从底部排出，达到需要的氮气纯度时，关闭出料口；置换完成后所有通向密封容器的氮气支管上的常开阀保持常开状态；
③当物料通过进料口进入系统内时，密封容器内的氮气会从氮气支管进入氮气主管，当压力超过设定值时，氮气通过双向水封装置排出系统；
④当从系统内的一个密封容器向另一个密封容器送料时，送出物料的密封容器中的压力降低，氮气主管内的氮气会通过与其连接的氮气支管将氮气注入到密封容器中，后端进料的密封容器中压力升高，这个密封容器中的氮气通过氮气支管进入氮气主管，整个系统内压力平衡，无氮气排出，避免了氮气浪费；
⑤当系统内的密封容器向系统外出料时，密封容器内压力降低，氮气从氮气主管补入密封容器内，系统内压力降低，压力调节阀自动调节，增加进气量，保证系统压力稳定在设定值；
⑥当利用氮气在进料口上将残余物料吹到密封容器时，由于系统内压力快速上升，当达到设定值时，第二电磁阀自动打开，将多余的氮气排出系统，避免大量气体从双向水封装置排出导致出现双向水封装置密封问题，压力回到设定值时，第二电磁阀自动关闭。
⑦当系统内多个密封容器同时向系统外出料时，系统内压力降低过快，压力调节阀来不及补充，系统内压力到启动设定值时，第一电磁阀自动打开，减压后的氮气直接补进系统，当系统内压力达到压力调节阀设定值时自动关闭，确保系统不出现负压。
8.根据权利要求7所述的氮气密封工艺，其特征在于：在系统内从其中一个密封容器向另一个密封容器送料过程中，后端密封容器内的氮气会经过对应的氮气支管回流到氮气主管内，再经由氮气主管及前端密封容器的氮气支管将氮气补充到密封容器内，实现氮气在整个系统的内循环，避免了氮气的浪费。
9.根据权利要求7所述的氮气密封工艺，其特征在于：当系统中所有控制设备失灵，且出现人为操作失误造成系统负压超过设定值时，空气通过双向水封装置自动补入系统，达到压力平衡时自动封闭，可确保系统内密封容器在任何情况下不会因真空造成设备损坏，并只将系统最少需要的空气补入系统，尽可能维持较高的氮气纯度，从而尽可能减少对系统内物料的损害。
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