CN214734536U - 一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及氮气制备技术领域，具体而言涉及一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备。一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，包括空压机组，净化系统、制氮系统、纯化系统和储存系统，空压机组，净化系统、制氮系统、纯化系统和储存系统依次连接，空压机组包括若干台相互并联的空压机，净化系统包括至少一组净化装置，净化装置包括原料气缓冲罐、除油器和干燥罐，原料气缓冲罐、除油器和干燥罐直接通过通气管道连接，原料气缓冲罐与空压机通过气体管道连接，制氮系统包括若干组氮气吸附器组，纯化系统包括至少一个除湿器，储存系统包括至少两个氮气储存罐。本实用新型能够有效减少成本，且有助于减少工业区内的用电压力。

Description

一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备

技术领域

本实用新型涉及氮气制备技术领域，具体而言涉及一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备。

背景技术

制氮组件是以空气为原料，利用物理方法将其中的氧气和氮气分离而获得氮气的装置。氮气制备的原理一般有三种，分别为：深冷空分法、分子筛空分法（又称变压吸附原理）和膜空分法。

而目前通常采用制氮企业直接通过管道将氮气运送至需要使用氮气的企业中的方法供气，该方法具有速度快，成本低的优势，但是通常制氮企业和用氮企业需要同时工作，极大地加大了工业区内的用电压力，同时也不利于减少企业生产成本。

因此目前需要一种能够有效减少成本，且不会对工业区内造成过大用电压力的低成本错峰用电的高效氮气纯化增压装置。

实用新型内容

为了解决上述问题，提供一种能够有效减少成本，且不会对工业区内造成过大用电压力的低成本错峰用电的高效氮气纯化增压装置。

一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，包括空压机组，净化系统、制氮系统、纯化系统和储存系统，所述的空压机组，净化系统、制氮系统、纯化系统和储存系统依次连接，所述的空压机组包括若干台相互并联的空压机，所述的净化系统包括至少一组净化装置，所述的净化装置包括原料气缓冲罐、除油器和干燥罐，所述的原料气缓冲罐、除油器和干燥罐直接通过通气管道连接，所述的原料气缓冲罐与空压机通过气体管道连接，所述的制氮系统包括若干组氮气吸附器组，所述的纯化系统包括至少一个除湿器，所述的储存系统包括至少两个氮气储存罐。

本实用新型采用了多组空压机加快了生产效率，同时设置了储存系统，可以在晚上进行制氮工作，然后将氮气储存在氮气储存罐中，然后将氮气罐中的气体通过管道输送到用气企业，本实用新型采用该方案一方面可以降低地区高峰时期用电负荷，保证开发区的用电，另一方面，此外可以降低用电成本，目前申请人采用该方法制氮每立方米成本降低了30%，提高了企业了利润，本实用新型采用了吸附器制氮，提高了本实用新型的制氮效率，并采用了纯化系统，在本实用新型的使用过程中，可以选择是否开启纯化系统，对氮气纯度要求高的企业如需要纯度达到99.9%以上输送氮气时开启该系统，而对于氮气纯度要求较低的企业则关闭该系统，

作为优选，所述的每组氮气吸附器组包括两个氮气吸附罐和管道系统，所述的氮气吸附罐采用分子筛吸附罐。

本实用新型采用了交替使用两个氮气吸附罐的方案，本实用新型采用了分子筛吸附罐具有效率高，纯度高的优势，但是缺陷在于制氮到一段时间后需要进行再生，本实用新型采用两个氮气罐吸附罐交替使用，当一个氮气吸附罐再生的过程中可以使用另一个氮气吸附罐，实现连续生产，提高了本实用新型的生产效率。

作为优选，所述的管道系统包括进气管，出气管，所述的进气管包括总进气管，第一进气管和第二进气管，所述的第一进气管和第二进气管与总进气管连接，所述的总进气管与所述的空压机组连接，所述的氮气吸附罐包括第一氮气吸附罐和第二氮气吸附罐，所述的第一进气管与所述的第一氮气吸附罐的底部连接，所述的第二进气管与所述的第二氮气吸附罐的底部连接，所述的出气管包括总出气管，第一出气管和第二出气管，所述的第一出气管和第二出气管与总出气管连接，所述的总出气管与所述的纯化系统连接，所述的第一出气管连接在所述的第一氮气吸附罐的顶部，所述的第二出气管连接在所述的第二氮气吸附罐的顶部。

在本实用新型的使用过程中，包括以下几个步骤，1.原料气从总进气管进入，此时关闭第二进气管和第二出气管，气体从第一进气管进入第一氮气吸附罐，然后制备完成的氮气从第一出气管经过总出气管进入纯化系统，2.当第一氮气吸附罐需要再生的时候，关闭第一进气管、第一打开第二进气管和第二出气管，此时第二氮气吸附罐进行处理，同时对第一氮气吸附罐进行再生，本实用新型采用以上技术方案，可以实现氮气吸附罐的快速切换，提高生产效率。

作为优选，所述的管道系统还包括平压管，所述的平压管包括第一平压管和第二平压管，所述的第一平压管的一端与所述的第一氮气吸附罐的上部连接，所述的第一平压管的另一端与所述的第二进气管连接，所述的第二平压管的一端与所述的第二氮气吸附罐的上部连接，所述的第二平压管的另一端与所述的第一进气管连接。

在第一氮气吸附罐和第二氮气吸附罐进行再生之前，本实用新型进行了平压，本实用新型采用上述结构，在第一氮气吸附罐进行平压的时候，关闭第一进气管和第一出气管，打开第一平压管和第二出气管，在第一氮气吸附罐中的气体在内部压力的作用下被压入第二氮气吸附罐中，然后进行吸附后进入第二出气管，本实用新型采用上述结构，一方面降低了因为快速平压而产生吸附罐产生泄漏的风险，同时避免了为了平压而将第一氮气吸附罐中未处理完成的原料气排放到空气中的情况，将未处理完成的原料气通过平压送入另一个吸附罐中，保证了产品的质量和纯度，节约了原料气，减少了生产成本。

作为优选，所述的管道系统还包括排气管，所述的排气管的，所述的排气管的一端与所述的第一进气管连接，所述的排气管的另一端与所述的第二进气管连接，所述的排气管上设有总排管。

在总排管和排气管连接处的两侧分别设有两个电磁阀，在第一氮气吸附罐再生的过程中，关闭排气管上靠近第二进气管的电磁阀，打开排气管上靠近第一进气管的电磁阀，同时关闭总出气管，此时用已经制备好的氮气反冲第一氮气吸附罐，原料气依次通过总进气管，第二进气管，第二氮气吸附罐成为纯度高的氮气，然后通过第二出气管，第一出气管从顶部进入第一氮气吸附罐，再从第一进气管进入排气管最后排出，而当第一氮气吸附罐完成再生后关闭第一出气管和排气管上靠近第一进气管的电磁阀，打开总出气管，此时气体正常从总出气管排出而当第二氮气吸附罐需要再生的时候，先进行上述平压过程，然后关闭总出气管，关闭排气管上靠近第一进气管的电磁阀，打开排气管上靠近第二进气管的电磁阀，打开第一出气管，同时此时第一出气管和第二出气管均为来开启状态，此时原料气依次通过总进气管，第一进气管，第一氮气吸附罐成为纯度高的氮气，然后通过第一出气管，第二出气管从顶部进入第二氮气吸附罐，再从第二进气管进入排气管，最后排出。本实用新型采用上述结构可以直接通过产品氮气进行再生，避免外接气体，保证了产品质量的同时节约了生产成本，同时可以采用上述结构，仅仅需要控制几个管道的开合就可以控制气体流向从而完成再生过程，具有再生效率高，成本低的优势。

作为优选，所述的管道系统还包括细管，所述的细管的一端与所述的第一出气管连接，所述的细管的另一端与所述的第二出气管连接。

本实用新型还设置了细管，此细管直径约为2cm，气体流量很小，不会对本实用新型的正常使用造成影响，主要作用在于便于取样检测和实时监控气压的作用，保证了本实用新型的产品质量和使用安全。

作为优选，所述的净化系统和制氮系统之间设有氮气储罐。

本实用新型还另外加设了氮气储罐，可以将初步处理的原料气进行储备，然后再进行制氮工作，可以再生产任务重的时候在用电低谷时将能耗最大的空压等操作大量完成，而将能耗较低且时间较长的工作留在白天生产时完成，仅采用增加储罐的方式即可节约成本，提高生产效率。

作为优选，所述的净化系统包括第一净化装置和第二净化装置，所述的第一净化装置和第二净化装置与氮气储罐连接，所述的第一净化装置与氮气储罐之间连接有过滤器和催化净化器，所述的第二净化装置与氮气储罐之间连接有过滤器。

本实用新型再工作负担较轻时可以仅开启一组净化装置，当负担较重时可以采用两组并联共同开启的方式，加快工作效率，有助于提高本实用新型对于不同生产任务的适应能力。

作为优选，所述的纯化系统包括电热丝、脱氧器和干燥器，所述的脱氧器与所述的干燥器之间设有冷却器。

本实用新型采用该方案提高了本实用新型的产品质量，本实用新型通过加热脱氧的方式将制备氮气中混有的少量氧气还原成水，然后通过干燥器除去，可以将氮气的纯度提高到99.9%以上。

作为优选，所述的储存系统还包括增压系统，所述的增压系统包括至少两个增压器。

本实用新型采用了增压器，可以提高本实用新型的输出效率，使得氮气更快地输送到其他企业，保证了本实用新型的产量。

本实用新型具有生产效率高，生产成本低，且有助于缓解地区用电压力的优势。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图；

图2 为空压机组及净化系统的结构示意图；

图3为制氮系统的结构示意图；

图4为纯化系统的结构示意图；

图5为储存系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施案例对本实用新型作进一步解释。

一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，包括空压机组1，净化系统2、制氮系统3、纯化系统4和储存系统5，所述的空压机组1，净化系统2、制氮系统3、纯化系统4和储存系统5依次连接，所述的空压机组1包括四台相互并联的空压机11，所述的净化系统2包括2组净化装置21，分别为第一净化装置6和第二净化装置7，所述的第一净化装置和第二净化装置均包括原料气缓冲罐211、除油器212和干燥罐213，所述的原料气缓冲罐211、除油器212和干燥罐213直接通过通气管道连接，所述的原料气缓冲罐211与空压机11通过气体管道连接，所述的制氮系统3包括两组氮气吸附器组31，所述的纯化系统4包括一个除湿器41，所述的储存系统5包括两个氮气储存罐51。所述的每组氮气吸附器组31包括两个氮气吸附罐311和管道系统312，所述的氮气吸附罐311采用分子筛吸附罐。所述的管道系统312包括进气管3121，出气管3122，所述的进气管3121包括总进气管31211，第一进气管31212和第二进气管31213，所述的第一进气管31212和第二进气管31213与总进气管31211连接，所述的总进气管31211与所述的空压机组1连接，所述的两个氮气吸附罐311为第一氮气吸附罐3111和第二氮气吸附罐3112，所述的第一进气管31212与所述的第一氮气吸附罐3111的底部连接，所述的第二进气管31213与所述的第二氮气吸附罐3112的底部连接，所述的出气管3122包括总出气管31221，第一出气管31222和第二出气管31223，所述的第一出气管31222和第二出气管31223与总出气管31221连接，所述的总出气管31221与所述的纯化系统4连接，所述的第一出气管31222连接在所述的第一氮气吸附罐3111的顶部，所述的第二出气管31223连接在所述的第二氮气吸附罐3112的顶部。所述的管道系统312还包括平压管3123，所述的平压管3123包括第一平压管31231和第二平压管31232，所述的第一平压管31231的一端与所述的第一氮气吸附罐3111的上部连接，所述的第一平压管31231的另一端与所述的第二进气管31213连接，所述的第二平压管31232的一端与所述的第二氮气吸附罐3112的上部连接，所述的第二平压管31232的另一端与所述的第一进气管31212连接。所述的管道系统312还包括排气管3123，所述的排气管3123的，所述的排气管3123的一端与所述的第一进气管31212连接，所述的排气管3123的另一端与所述的第二进气管31213连接，所述的排气管3123上设有总排管3124。所述的管道系统312还包括细管3125，所述的细管3125的一端与所述的第一出气管31222连接，所述的细管3125的另一端与所述的第二出气管31223连接。所述的第一净化装置6和第二净化装置7与氮气储罐8连接，所述的第一净化装置21与氮气储罐8之间连接有过滤器22和催化净化器23，所述的第二净化装置与氮气储罐8之间连接有过滤器22。所述的净化系统2和制氮系统3之间设有氮气储罐8。所述的纯化系统4包括电热丝41、脱氧器42和干燥器43，所述的脱氧器42与所述的干燥器43之间设有冷却器9。所述的储存系统5还包括增压系统52，所述的增压系统52包括两个增压器521。本实用新型纯化系统4中的干燥器43采用的为专利CN201010260026.1中无再生气损失等压纯化干燥系统及其工艺流程所述的干燥器43。

在本实用新型的使用过程中空气依次通过空压机组1，净化系统2、制氮系统3、纯化系统4和储存系统5从而制备出高纯氮气，而制氮系统3中的第一氮气吸附罐3111和第二氮气吸附罐3112在生产过程中包括以下几个流程：

第一氮气吸附罐3111制备过程：在采用第一氮气吸附罐3111进行制备时，此时原料气从总进气管31211进入，关闭第二进气管31213和第二出气管31223，此时第一平压管31231和第二平压管31232关闭，排气管3123上的电磁阀也处于关闭状态，气体从第一进气管31212进入第一氮气吸附罐3111，然后制备完成的氮气从第一出气管31222经过总出气管31221进入纯化系统4；

第一氮气吸附罐3111平压过程：在第一氮气吸附罐3111进行平压的时候，关闭第一进气管31212和第一出气管31222，打开第一平压管31231和第二出气管31223，在第一氮气吸附罐3111中的气体在内部压力的作用下通过第一平压管31231被压入第二氮气吸附罐3112中，然后进行吸附后进入第二出气管31223，待平压结束后关闭第一平压管31231。

第一氮气吸附罐3111再生过程：在第一氮气吸附罐3111再生的过程中，保持关闭排气管3123上靠近第二进气管31213的电磁阀，打开排气管3123上靠近第一进气管31212的电磁阀，同时关闭总出气管31221，此时平压过程中的产生的氮气反冲第一氮气吸附罐3111，同时打开第二进气管31213，原料气依次通过总进气管31211，第二进气管31213，第二氮气吸附罐3112成为纯度高的氮气，然后通过第二出气管31223，第一出气管31222从顶部进入第一氮气吸附罐3111，再从第一进气管31212进入排气管3123最后排出；

第二氮气吸附罐3112制备过程：而当第一氮气吸附罐3111完成再生后关闭第一出气管31222和排气管3123上靠近第一进气管31212的电磁阀，打开总出气管31221，气体从第二进气管31213进入第二氮气吸附罐3112，然后制备完成的氮气从第二出气管31223经过总出气管31221进入纯化系统4；

第二氮气吸附罐3112平压过程：在第二氮气吸附罐3112进行平压的时候，关闭第二进气管31213和第二出气管31223，打开第二平压管31232和第一出气管31222，在第二氮气吸附罐3112中的气体在内部压力的作用下通过第二平压管31232被压入第一氮气吸附罐3111中，然后进行吸附后进入第一出气管31222，待平压结束后关闭第二平压管31232。

第一氮气吸附罐3111再生过程：在第二氮气吸附罐3112再生的过程中，保持关闭排气管3123上靠近第一进气管31212的电磁阀，打开排气管3123上靠近第二进气管31213的电磁阀，同时关闭总出气管31221，此时平压过程中的产生的氮气反冲第二氮气吸附罐3112，同时打开第一进气管31212，原料气依次通过总进气管31211，第一进气管31212，第一氮气吸附罐3111成为纯度高的氮气，然后通过第一出气管31222，第二出气管31223从顶部进入第二氮气吸附罐3112，再从第二进气管31213进入排气管3123最后排出，随后就可以切换为第一氮气吸附罐3111制备过程，本实用新型采用上述结构和方法可以实现本实用新型两个氮气吸附罐311的快速切换。

Claims (10)

1.一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，包括空压机组，净化系统、制氮系统、纯化系统和储存系统，其特征在于：所述的空压机组，净化系统、制氮系统、纯化系统和储存系统依次连接，所述的空压机组包括若干台相互并联的空压机，所述的净化系统包括至少一组净化装置，所述的净化装置包括原料气缓冲罐、除油器和干燥罐，所述的原料气缓冲罐、除油器和干燥罐直接通过通气管道连接，所述的原料气缓冲罐与空压机通过气体管道连接，所述的制氮系统包括若干组氮气吸附器组，所述的纯化系统包括至少一个除湿器，所述的储存系统包括至少两个氮气储存罐。

2.根据权利要求1所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的每组氮气吸附器组包括两个氮气吸附罐和管道系统，所述的氮气吸附罐采用分子筛吸附罐。

3.根据权利要求2所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的管道系统包括进气管，出气管，所述的进气管包括总进气管，第一进气管和第二进气管，所述的第一进气管和第二进气管与总进气管连接，所述的总进气管与所述的空压机组连接，所述的氮气吸附罐包括第一氮气吸附罐和第二氮气吸附罐，所述的第一进气管与所述的第一氮气吸附罐的底部连接，所述的第二进气管与所述的第二氮气吸附罐的底部连接，所述的出气管包括总出气管，第一出气管和第二出气管，所述的第一出气管和第二出气管与总出气管连接，所述的总出气管与所述的纯化系统连接，所述的第一出气管连接在所述的第一氮气吸附罐的顶部，所述的第二出气管连接在所述的第二氮气吸附罐的顶部。

4.根据权利要求3所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的管道系统还包括平压管，所述的平压管包括第一平压管和第二平压管，所述的第一平压管的一端与所述的第一氮气吸附罐的上部连接，所述的第一平压管的另一端与所述的第二进气管连接，所述的第二平压管的一端与所述的第二氮气吸附罐的上部连接，所述的第二平压管的另一端与所述的第一进气管连接。

5.根据权利要求4所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的管道系统还包括排气管，所述的排气管的，所述的排气管的一端与所述的第一进气管连接，所述的排气管的另一端与所述的第二进气管连接，所述的排气管上设有总排管。

6.根据权利要求5所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的管道系统还包括细管，所述的细管的一端与所述的第一出气管连接，所述的细管的另一端与所述的第二出气管连接。

7.根据权利要求5所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的净化系统和制氮系统之间设有氮气储罐。

8.根据权利要求7所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的净化系统包括第一净化装置和第二净化装置，所述的第一净化装置和第二净化装置与氮气储罐连接，所述的第一净化装置与氮气储罐之间连接有过滤器和催化净化器，所述的第二净化装置与氮气储罐之间连接有过滤器。

9.根据权利要求8所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的纯化系统包括电热丝、脱氧器和干燥器，所述的脱氧器与所述的干燥器之间设有冷却器。

10.根据权利要求9所述的一种低成本错峰用电的高效氮气纯化增压设备，其特征在于：所述的储存系统还包括增压系统，所述的增压系统包括至少两个增压器。

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