CN2493608Y - 节能安全膜制氮机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种节能安全膜制氮机。目的在于克服现有技术能耗高、稳定性差、结构复杂的缺点。技术解决方案包括空气压缩机、冷却器、过滤器和膜分离器,其特殊之处在于:还包括气－气热交换器,所述气－气热交换器是新型板翅式换热器,该气－气热交换器设置于空气压缩机与冷却器之间,其压缩气入口和空气压缩机的排气管道相连接,压缩气出口和冷却器、过滤器串联,过滤器出气口与气－气热交换器的洁净气入口连接,洁净气出口和膜分离器相连接。本实用新型的工作原理是利用高温压缩空气与经过滤器过滤的洁净气体进行热交换。

Description

节能安全膜制氮机
本实用新型涉及一种节能安全膜制氮机。
目前市场上所推出的膜制氮机，包括空气压缩机、冷却器、三级过滤器、电加热器和膜分离器，其工作过程是空气经空气压缩机压缩后先进入冷却器降温，使气体中所携带的油和水份冷凝，然后进入预过滤器、精密过滤器、超精密过滤器三级过滤除去空气中的油、水及固体颗粒，进入电加热器升温处理后进入膜分离器，使O2与N2分离。一般进入膜分离器的空气温度控制在45～55℃，该温度范围是由配套的温度控制仪来保证的。这种膜制氮机的缺点是：一、能耗高：以1Nm3/min气量计算，空气压缩机排气温度约在70～80℃之间，使用冷却器把气体温度从70～80℃冷却到≤38℃，再使用电加热器将气体升温到50℃左右，整个流程单位处理气量的电耗约为680W；二、稳定性差，不适应变工况条件，这是因为冷却器及电加热器的功率对于某一型号的制氮机是一定的，当装置的流量发生变化时温度控制仪就会频繁切换，导致进入膜分离器的空气温度不稳定，影响氮气的纯度；三、可靠性差，故障率高：温度的控制通过温度控制仪操动电加热器动作来完成，电加热器频繁通断电会缩短电热管的寿命，一旦温度控制仪中的控制元件失灵，将导致高温气体损坏膜分离器中膜组件的事故发生；四、结构较复杂，易损件较多，不但电热管需经常更换，而且为加强温控的可靠性，必须增加控制点，进行多点连锁控制，这就使得温度控制仪很复杂，控制元件损坏时也需更换，增加生产成本。
本实用新型的目的在于提供一种能耗低、稳定性好、可靠性高、结构简单的节能安全膜制氮机。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案如下，一种节能安全膜制氮机，包括空气压缩机1、冷却器5、过滤器和膜分离器10，其特殊之处在于：还包括气一气热交换器4，该气一气热交换器4设置于空气压缩机1与冷却器5之间，其压缩气入口和空气压缩机1的排气管道相连接，压缩气出口和冷却器5、过滤器串联，过滤器出气口与气一气热交换器4的洁净气入口连接，洁净气出口和膜分离器10相连接。
上述过滤器是三级过滤，包括预过滤器6、精密过滤器7和超精密过滤器8。
上述气一气热交换器4可以是新型板翅式换热器。
附图图面说明如下：
图1是公知膜制氮机的结构示意图；
图2是本实用新型的结构示意图。
附图标记说明如下：
1—空气压缩机，2—截止阀，3—压力表，4—气一气热交换器，5—冷却器，6—预过滤器，7—精密过滤器，8—超精密过滤器，9—温度计，10—膜分离器，11—减压阀，12—采样阀，13—流量计，14—温度控制仪，15—电加热器。
下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：
参见图1，公知的膜制氮机由空气压缩机1、冷却器5、三级过滤器、电加热器15、膜分离器10、温度控制仪14和相关的管道、阀门、仪表构成，三级过滤器包括预过滤器6、精密过滤器7和超精密过滤器8，相关阀门包括截止阀2、减压阀11和采样阀12，相关仪表包括压力表3、流量计13。
参见图2，本实用新型由空气压缩机1、气一气热交换器4、冷却器5、三级过滤器、膜分离器10及相关的管道、阀门、仪表，三级过滤器包括预过滤器6、精密过滤器7和超精密过滤器8，相关阀门包括截止阀2、减压阀11和采样阀12，相关仪表包括压力表3、温度计9和流量计13。所说空气压缩机1的排气管道与气一气热交换器4的压缩气入口相连接，气一气热交换器的压缩气出口和冷却器5相连接，冷却器5又与三级过滤器相连接，三级过滤器中的超精密过滤器8出气口与气一气热交换器4的洁净气入口相连接，连接管路上设有温度计9，气一气热交换器4的洁净气出口和膜分离器10相连接。
在上面所说的空气压缩机1排气管道上，气一气热交换器4的压缩气出口、洁净气体入口和洁净气出口或与上述出、入口相连的输送管路上均可以连接有温度表，用来进行温度测定。
运行时，来自空气压缩机1、温度为70～80℃的空气首先进入气一气热交换器4同经三级过滤器过滤后的洁净气体进行换热，使气体预冷15～20℃，接着进入冷却器5，温度再降低20～25℃后进入预过滤器6除去5μm以上的固体颗粒及液滴，进入精密过滤器7除去0.01μm的油雾和气溶胶粒子，再进入超精密过滤器8除去残余的微量油雾粒子，经过三级过滤器净化后的洁净气体再返回到气一气热交换器4与来自空气压缩机1的高温气体进行换热，使洁净气体温度回升10～15℃，达到膜的最佳工作温度45～55℃，同时预冷来自空气压缩机1的高温气体。经过加热后的洁净气体进入膜分离器10，根据压差及各组份的选择渗透性达到O2与N2的分离，氮气由排气管道输出，富氧空气既可放空，也可回收。
本实用新型是在原装置中添加气一气热交换器，替代原膜制氮机中的电加热器，其工作原理是利用高温压缩空气与经过滤器过滤的洁净气体进行热交换，在降低压缩空气的温度，减轻冷却器的负担，即发挥冷却作用的同时，达到提高进入膜分离器的洁净气体温度的目的。所说的气一气热交换器是新型板翅式换热器或其它类型的换热器。
由上述内容可以看出本实用新型具备如下优点：
1、能耗低、节能效果显著：以1Nm3/mim的气量计算，采用气一气热交换器预冷高温压缩气体，使进冷却器的气体温度由70～80℃降低到55～65℃，通过冷却器再冷却到≤38℃，一般冷却器电机功率为55w，可减轻冷却器负荷约35％；与此同时利用气一气热交换器使70～80℃的高温压缩空气与温度≤38℃的洁净气体换热，使洁净气体温度回升10～15℃，达到膜的最佳操作温度45～55℃，从而省掉了原流程中的电加热器，且该流程的电功率仅为55w，为原流程680w的8％，节能效果特别显著。
2、工作稳定，适应变工况条件：由于在气一气热交换器内换热两流体的流量始终相等，也就是说当装置的负荷发生变化时，两流体所含总的热能发生变化，但换热时总的“温差”变化不大，即气体的温度较稳定，不受流量变化的影响，所以氮气的纯度始终相对稳定。
3、可靠性高，故障率低，省掉了电加热器这一易损件，同时也省去了复杂的温度控制仪；
4、安全性好，避免传统流程中电加热器失控或操作失误时，灼热空气烧毁昂贵的中空纤维膜组件；
5、结构简单、控制简便，无易损件，降低生产成本。

Claims (3)

1、一种节能安全膜制氮机，包括空气压缩机(1)、冷却器(5)、过滤器和膜分离器(10)，其特征在于：还包括气一气热交换器(4)，该气一气热交换器(4)设置于空气压缩机(1)与冷却器(5)之间，其压缩气入口和空气压缩机(1)的排气管道相连接，压缩气出口和冷却器(5)、过滤器串联，过滤器出气口与气一气热交换器(4)的洁净气入口连接，洁净气出口和膜分离器(10)相连接。
2、如权利要求1所述的节能安全膜制氮机，其特征在于：所述过滤器包括预过滤器(6)、精密过滤器(7)和超精密过滤器(8)。
3、如权利要求1或2所述的节能安全膜制氮机，其特征在于：所述气一气热交换器(4)是新型板翅式换热器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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