CN110078032A - 可带磁膜滤式氮气净化分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可带磁膜滤式氮气净化分离设备，包括：空气吸入加压系统，用以吸入空气；与空气吸入加压系统连接的空气杂质过滤系统，用以对空气进行过滤处理；与空气杂质过滤系统连接的氮离子过滤分离膜，用以从空气中过滤出氮离子；与氮离子过滤分离膜和空气杂质过滤系统连接的氮离子纯度测量控制系统，用以对氮离子进行纯度检测，在纯度检测结果达到设计要求时，将氮离子输出；在纯度检测结果未达到设计要求时，将氮离子送入空气杂质过滤系统进行循环过滤处理，直至过滤出的氮离子的纯度达到设计要求为止。本发明免除了分馏、加热和钢瓶储存的工艺，且输出的氮离子压力可在10Bar以下，安全性高，无需更换钢瓶，能够减少更换劳动力及成本。

Description

可带磁膜滤式氮气净化分离设备

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，特指一种可带磁膜滤式氮气净化分离设备。

背景技术

氮在自然界主要以双原子分子的形式存在于大气中，现行工业上由空气液态化再分馏来获得氮气。分馏获得通常储存在钢瓶中出售。从空气分馏得到的氮气纯度约为99％，其中含有少量的氧气、氩气以及水等杂质。若要提高氮气纯度，需要使用化学催化脱氧，可得到纯度值为99.999％的高纯氮。但是使用化学催化脱氧有危害环境的问题。

现有的分馏获得氮气存在如下缺陷：液态气体不易常温使用，还需要加热处理，从而浪费资源；分馏后需要10公斤以上高压储存，有安全问题；钢瓶10公斤以上储存有爆炸危险；分馏及钢瓶运输及更换成本费用高，还存在安全危险，且在分馏和钢瓶高气压转换使用氮气时，也存在安全危险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种可带磁膜滤式氮气净化分离设备，解决现有的分馏获得氮气在高压存储及运输过程中存在的安全危险、液态气体需加热而存在的浪费资源及为提高纯度而使用化学催化脱氧而存在的危害环境等的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种可带磁膜滤式氮气净化分离设备，包括：

空气吸入加压系统，用以吸入空气；

与所述空气吸入加压系统连接的空气杂质过滤系统，用以对所述空气吸入加压系统吸入的空气进行过滤处理；

与所述空气杂质过滤系统连接的氮离子过滤分离膜，用以从经所述空气杂质过滤系统过滤处理的空气中过滤出氮离子；以及

与所述氮离子过滤分离膜和所述空气杂质过滤系统连接的氮离子纯度测量控制系统，用以对所述氮离子过滤分离膜过滤出的氮离子进行纯度检测，在纯度检测结果达到设计要求时，将所述氮离子输出；在纯度检测结果未达到设计要求时，将所述氮离子送入所述空气杂质过滤系统进行循环过滤处理，直至过滤出的氮离子的纯度达到设计要求为止。

本发明的设备采用氮离子过滤分离膜从空气中过滤处氮离子，免除了分馏、加热和钢瓶储存的工艺，解决了加热存在的浪费资源的问题，分馏存在高压储存及安全危险的问题，钢瓶储存有爆炸危险及安全危险的问题。且本发明的设备输出的氮离子压力可在10Bar以下，安全性高，无需更换钢瓶，能够减少更换劳动力及成本。氮离子的纯度根据需要可进行设定，且通过氮离子纯度测量控制系统，可控制氮离子进行循环过滤提纯，能够保证氮离子的纯度。无需使用化学催化脱氧，从而更加环保。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，还包括与所述氮离子过滤分离膜连接的电磁场产生装置，用以产生磁场，使得所述氮离子过滤分离膜通过所产生的磁场吸引氮离子。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，所述电磁场产生装置为安装于所述氮离子过滤分离膜端部的引力磁场装置，所述引力磁场装置产生磁场。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，还包括连接于所述空气吸入加压系统和所述空气杂质过滤系统之间的空气油质过滤系统，用以对所述空气吸入加压系统吸入的空气进行油质过滤处理。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，所述空气油质过滤系统用以吸附所述空气吸入加压系统吸入的空气中的油烟，而实现油质过滤处理。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，还包括连接于所述空气油质过滤系统和所述空气杂质过滤系统之间的干燥系统，用以对空气进行干燥处理。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，还包括连接于所述空气杂质过滤系统和所述氮离子过滤分离膜之间的第一流量调节系统，用以调节通入所述氮离子过滤分离膜内空气的流量。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，还包括与所述氮离子纯度测量控制系统连接的第二流量调节系统，用以调节输出氮离子的流量。

本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的进一步改进在于，所述氮离子纯度测量控制系统在将所述氮离子送入所述空气杂质过滤系统进行循环过滤处理时，所述空气杂质过滤系统关闭与空气吸入加压系统的连接的进气通道。

附图说明

图1为本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的系统图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1，本发明提供了一种可带磁膜滤式氮气净化分离设备，用于解决现有通过空气液态化再分馏来获得氮气存在的如下问题：液态砌体不易常温使用，还需要加热处理而浪费资源；分馏后需要10公斤以上高压储存，有安全问题；钢瓶10公斤以上储存有爆炸危险；分馏及钢瓶运输及更换成本费用高和危安因素；分馏及钢瓶高气压转换使用氮气有危安因素；提升纯度使用的化学催化脱氧存在危害环保因素。为解决上述问题，本发明提供的可带磁膜滤式氮气净化分离设备利用氮离子过滤分离膜从空气中直接过滤出氮离子，免除了分馏、加热及钢瓶储存的工艺，从而解决了浪费资源、高压安全问题、爆炸危险、成本高、危安因素以及危害环保因素等的问题。进一步地，本发明还利用磁场吸引氮离子，提高氮离子的纯化效率，安全性高。下面结合附图对本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备进行说明。

参阅图1，显示了本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备的系统图。下面结合图1，对本发明可带磁膜滤式氮气净化分离设备进行说明。

如图1所示，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备包括空气吸入加压系统21、空气杂质过滤系统22、氮离子过滤分离膜23以及氮离子纯度测量控制系统24，其中的空气吸入加压系统21用以吸入空气并对所吸入的空气进行加压，使得该吸入的空气能够以一定的压力送入到下一环节；空气杂质过滤系统22与空气吸入加压系统21连接，用以对空气吸入加压系统21吸入的空气进行杂物质过滤处理，滤除所吸入的空气中的杂质，比如PM2.5、PM1.0等。氮离子过滤分离膜23与空气杂质过滤系统22连接，用以从经空气杂质过滤系统22过滤处理的空气中过滤出氮离子，实现了直接从空气中分离出氮离子；氮离子纯度测量控制系统24与氮离子过滤分离膜23和空气杂质过滤系统22连接，该氮离子纯度测量控制系统24用以对氮离子过滤分离膜23过滤出的氮离子进行纯度检测，在纯度检测结果达到设计要求时，将氮离子输出；在纯度检测结果未达到设计要求时，将氮离子送入空气杂质过滤系统22进行循环过滤处理，直至过滤出的氮离子的纯度达到设计要求为止。

本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备通过氮离子纯度测量控制系统24与空气杂质过滤系统22连接，而实现了氮离子纯化过滤的内循环，该内循环的过程为：氮离子纯度测量控制系统24将氮离子送入到空气杂质过滤系统22内，经过滤处理后再送入到氮离子过滤分离膜23内，以过滤出氮离子，实现了氮离子提纯的效果，进而提纯后的氮离子再送入到氮离子纯度测量控制系统24内进行纯度检测。

本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备的氮离子纯度测量控制系统24输出的氮离子的压力可在10Bar以下，该压力来自空气吸入加压系统21的加压操作，相较于钢瓶氮气的150Bar压力，本发明可10Bar以下操作压力具有较高的安全性。本发明输出的氮离子可直接进行应用，也可以直接进行储存，这取决于用户的使用需求，故而其无需使用钢瓶进行高压储存，也无需更换钢瓶，减少了更好劳动力及成本。本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备的系统持久性长，相对于现有钢瓶需要购置更换，能够极大的节约成本。

作为本发明的一较佳实施方式，空气吸入加压系统21采用空压机，利用空压机将外界空气吸入，该空压机设有加压泵，利用加压泵对吸入的空气进行加压，使的被吸入的空气能够以一定的压力被送入后续的环节进行处理。经加压的空气在送入到氮离子过滤分离膜23内时，在空气以一定的速度吹向氮离子过滤分离膜23时，氮离子被氮离子过滤分离膜23留下，其余分子从氮离子过滤分离膜23上的孔通过，从而实现了从空气中分离氮气的功能。

作为本发明的另一较佳实施方式，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备还包括连接于空气吸入加压系统21和空气杂质过滤系统22之间的空气油质过滤系统26，该空气油质过滤系统26用以对空气吸入加压系统21吸入的空气进行油质过滤处理。油质过滤处理主要是将空气中的油烟、油气吸附，而得到干净的空气，能够提高氮离子过滤分离膜的分离质量及其使用寿命。

较佳地，空气油质过滤系统26用以吸附空气吸入加压系统21中的油烟，而实现油质过滤处理。也即空气油质过滤系统26采用吸附式的过滤模式，在空气油质过滤系统26内设置有滤芯，空气吸入加压系统21吸入的空气经过空气油质过滤系统26内的滤芯时，空气内的油烟、油气等杂质被吸附在滤芯上，经过滤芯过滤得到的空气内排除了油烟、油气等杂质。

进一步地，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备还包括连接于空气油质过滤系统26和空气杂质过滤系统22之间的干燥系统27，用以对空气进行干燥处理。干燥系统27用以将空气中的水汽除去，得到干燥的空气。经过空气油质过滤系统26、干燥系统27得到的空气具有较好的洁净度，能够很好的保护氮离子过滤分离膜23的使用功能，使其不丧失使用功能，从而提高了可带磁膜滤式氮气净化分离设备的持久性，提高了氮离子过滤分离膜23的使用寿命。

经过干燥系统27干燥处理的空气送入到空气杂质过滤系统22进行杂质过滤，该空气杂质过滤系统22吸附空气中的颗粒等杂质，比如PM2.5、PM1.0等。进一步提高了空气的洁净度，并且对氮离子过滤分离膜23的过滤效果也有所助益。

作为本发明的又一较佳实施方式，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备还包括与氮离子过滤分离膜23连接的电磁场产生装置25，用以产生磁场，相当于氮离子过滤分离膜23连接于该磁场，使得氮离子过滤膜23本身也成为磁场，而氮离子带有电荷，这样过滤分离膜23的磁场能够吸引带有电荷磁场的氮离子，从而在空气经过氮离子过滤分离膜时，不仅氮离子无法通过氮离子过滤分离膜而被留下，还会因磁场的吸引而使得氮离子吸引在氮离子过滤分离膜23的表面，从而提高了氮离子的纯化效率。氮离子过滤分离膜23设有三个通路，一个通路为空气的进口，另两个通路为气体的排出口，一个排出口与外界连通，用于排出氮离子以外的分子排放，另一个排出口与氮离子纯度测量控制系统24连通，将过滤出的氮离子排放到氮离子纯度测量控制系统24内。

较佳地，电磁场产生装置25为安装于氮离子过滤分离膜23端部的引力磁场装置，用以产生磁场。具体地，引力磁场装置可采用摩擦生磁方式，电生磁方式，高温加热生磁方式以及万有引力生磁方式中的任一种。

电磁场产生装置25可产生正极磁场，也可产生负极磁场，对氮离子特性有吸引作用。该电磁场产生装置25较佳生成电极磁场，以配合吸引氮离子，能够进一步提高氮离子的纯化效率。

作为本发明的再一较佳实施方式，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备还包括连接于空气杂质过滤系统22和氮离子过滤分离膜23之间的第一流量调节系统28，用以调节通入氮离子过滤分离膜23内的空气流量。通过调节空气流量可调节产生的氮离子的量，实现了根据需要使用的氮离子的量来进行调控的功能。较佳地，该第一流量调节系统28为设于连通空气杂质过滤系统22和氮离子过滤分离膜之间的管路上的流量调节阀。

进一步地，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备还包括与氮离子纯度测量控制系统24连接的第二流量调节系统29，用以调节输出氮离子的流量。较佳地，该第二流量调节系统29为设于连接在氮离子纯度测量控制系统24的氮离子排出管路上的流量调节阀。较佳地，该第二流量调节系统29的调节与第一流量调节系统28的调节同步进行，以匹配用户的用氮量的需求。

作为本发明的再又一较佳实施方式，氮离子纯度测量控制系统24在将氮离子送入空气杂质过滤系统22内进行循环过滤处理时，空气杂质过滤系统关闭与空气吸入加压系统21的连接的进气通道，使得进入氮离子过滤分离膜23内的气体仅为上一次过滤分离出的氮离子，实现单单针对氮离子进行循环过滤提纯，也即内循环纯化过滤，提高氮离子的纯度。

具体地，在空气杂质过滤系统22的进气管路上设置有第一控制阀，该第一控制阀可关闭进气管路，使得空气吸入加压系统21吸入的空气不能进入到空气杂质过滤系统22内。氮离子纯度测量控制系统24上设有与空气杂质过滤系统连通的连通口，在该连通口处设置有控制连通口开合的第二控制阀，在氮离子纯度测量控制系统24检测到氮离子的纯度未达到设计要求时，控制第一控制阀关闭进气管路，阻止空气吸入加压系统21吸入的空气进入到空气杂质过滤系统22内；控制第二控制阀开启，使得氮离子纯度测量控制系统24内的氮离子进入到空气杂质过滤系统22内，进行再次过滤处理，进而在进入到氮离子过滤分离膜23内进行再次过滤分离，从而得到纯度更高的氮离子，形成了氮离子纯化过滤的内循环，在氮离子的纯度达到设计要求时，氮离子纯度测量控制系统将第二控制阀关闭，打开氮离子排出口进而输出氮离子。接着氮离子纯度测量控制系统24打开第一控制阀，使得空气吸入加压系统21吸入的空气进入到空气杂质过滤系统22内进行过滤处理，进而进入到氮离子过滤分离膜23进行过滤分离处理，形成不断的氮离子分离的循环，而得到源源不断的氮离子。

本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备中的各个系统间通过连通管路实现连接，且空气吸入加压系统21对吸入的空气进行了加压，使得加压的空气能够沿着管路向着后续环节的各个系统运动，而无需额外提供其他的动力源。

氮是空气中最多的元素，在自然界中存在十分广泛，氮占空气体积的百分之七十八。且在空气的各个元素中，氮的体积大，故而氮离子过滤分离膜上设置的孔径可使得其余元素均能通过，而氮元素无法通过，进而实现了从空气中直接过滤分离出氮。

进一步在氮离子过滤分离膜上加载磁场，而使得氮离子过滤分离膜能够吸引氮离子，从而提高了氮离子的纯化效率，得到高纯度的氮离子。

本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备的优点有：

安全性高，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备输出的氮离子压力在10Bar以下，而现有的钢瓶氮气的操作压力高达150Bar；

操作更方便，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备无需更换钢片，减少更换劳动力以及成本，而现有的钢瓶氮气使用完后需要更换，须花费大量人力成本；

系统持久性长，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备设置空气分离前处理，即利用控制油脂过滤系统、干燥系统以及空气杂质过滤系统对空气进行油烟过滤处理、干燥处理以及杂质过滤处理，使得氮离子过滤分离膜长期处于干燥状态，不丧失功能，而现有的钢瓶氮气须长期购置更换钢瓶，增加了使用成本；

成本低，本发明的可带磁膜滤式氮气净化分离设备免再购买氮气钢瓶，也可免用电加热，能够极大的节省成本，且可带磁膜滤式氮气净化分离设备的成本回收以每月使用1至3支钢瓶来换算，仅需1至2年即可收回成本，具有较高的经济实用性。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，包括：

空气吸入加压系统，用以吸入空气；

与所述空气吸入加压系统连接的空气杂质过滤系统，用以对所述空气吸入加压系统吸入的空气进行过滤处理；

与所述空气杂质过滤系统连接的氮离子过滤分离膜，用以从经所述空气杂质过滤系统过滤处理的空气中过滤出氮离子；以及

与所述氮离子过滤分离膜和所述空气杂质过滤系统连接的氮离子纯度测量控制系统，用以对所述氮离子过滤分离膜过滤出的氮离子进行纯度检测，在纯度检测结果达到设计要求时，将所述氮离子输出；在纯度检测结果未达到设计要求时，将所述氮离子送入所述空气杂质过滤系统进行循环过滤处理，直至过滤出的氮离子的纯度达到设计要求为止。

2.如权利要求1所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，还包括与所述氮离子过滤分离膜连接的电磁场产生装置，用以产生磁场，使得所述氮离子过滤分离膜通过所产生的磁场吸引氮离子。

3.如权利要求2所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，所述电磁场产生装置为安装于所述氮离子过滤分离膜端部的引力磁场装置，所述引力磁场装置通电后产生磁场。

4.如权利要求1所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，还包括连接于所述空气吸入加压系统和所述空气杂质过滤系统之间的空气油质过滤系统，用以对所述空气吸入加压系统吸入的空气进行油质过滤处理。

5.如权利要求4所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，所述空气油质过滤系统用以吸附所述空气吸入加压系统吸入的空气中的油烟，而实现油质过滤处理。

6.如权利要求4所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，还包括连接于所述空气油质过滤系统和所述空气杂质过滤系统之间的干燥系统，用以对空气进行干燥处理。

7.如权利要求1所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，还包括连接于所述空气杂质过滤系统和所述氮离子过滤分离膜之间的第一流量调节系统，用以调节通入所述氮离子过滤分离膜内空气的流量。

8.如权利要求1所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，还包括与所述氮离子纯度测量控制系统连接的第二流量调节系统，用以调节输出氮离子的流量。

9.如权利要求1所述的可带磁膜滤式氮气净化分离设备，其特征在于，所述氮离子纯度测量控制系统在将所述氮离子送入所述空气杂质过滤系统进行循环过滤处理时，所述空气杂质过滤系统关闭与空气吸入加压系统的连接的进气通道。