用于稀有气体提纯的氮气供给装置的制造方法

用于稀有气体提纯的氮气供给装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置。
【背景技术】
[0002] 高纯氮气中02、H2、CO2以及水分等各杂质组分含量较纯氮气要低很多，见下表，一 是可以防止过多水分进入精馏塔后冻结而影响换热，二是氮气纯度越高，越有利于温度的 精准控制。
[0004] 现有的氮气供给方式有直接采购瓶装高纯氮气，但是这种氮气供给方式成本较 高，工业中很少采用。此外，还有一种供给方式是将制氧机产出的工业氮气，即99. 99 %的纯 氮气，通过压缩机压缩到15Mpa后送入氮气纯化装置，通过催化燃烧反应去除其中的02、H 2、 CH4等杂质，同时吸附CO 2和H 20,最终提纯至99. 999%的高纯氮气，之后压缩进钢瓶内。使 用时，将钢瓶接入高纯氮气连接口处，送入稀有气体氪氙塔内。
[0005] 采用制氧机产出的工业氮气供给方式存在的问题是：使用压缩机成本较高，维护 和操作繁琐，而且频繁开停压缩机以及气瓶充装等环节，加大了人工操作量，降低了生产效 果。 【实用新型内容】
[0006] 为了解决现有技术的缺点，本实用新型提供一种用于稀有气体提纯的氮气供给装 置，该氮气供给装置能避免频繁开停压缩机以及气瓶充装环节以及减少人工操作量，从而 提升生广效率。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0008] 一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，包括：
[0009] 用于产生液氮的制氧机，所述制氧机设有两路输出，一路输出连接至液氮分离器， 另一路输出连接至杜瓦罐；
[0010] 所述液氮分离器与用于冷凝稀有气体的冷凝器相连；所述冷凝器的下部与用于提 取高纯稀有气体的精馏塔相连；所述精馏塔上设有稀有气体调节阀和稀有气体产品出口 阀；所述杜瓦罐还与冷凝器相连。
[0011] 所述制氧机与液氮分离器之间设有第一液氮调节阀。
[0012] 所述液氮分离器与冷凝器之间还设有高纯氮压力调节阀。
[0013] 所述杜瓦罐与冷凝器之间设有第二液氮调节阀。
[0014] 所述液氮分离器的上部设有第一氮气放空阀，所述冷凝器的上部设有第二氮气放 空阀。
[0015] 所述杜瓦罐还与制氧机之间设有杜瓦罐入口阀。
[0016] 所述杜瓦罐还与高纯氮压力调节阀之间设有杜瓦罐出口阀。
[0017] 所述制氧机提供的液氮压力大于0. 3Mpa。
[0018] 所述制氧机与杜瓦罐之间采用不锈钢真空管道连接。
[0019] 所述稀有气体包括氣气和氣气。
[0020] 在制氧机工况稳定，产出的氧气和氮气纯度合格时，产出的液氮产品都能满足本 实用新型的要求，因此，本实用新型对既有制氧机又有稀有气体提纯装置的生产厂家均适 用。该装置自投运以来，运行效果良好。该供给装置的优点有：
[0021] (1)杜瓦罐的成本较氮气净化装置和压缩机低很多，前期投资少，操作简单且容易 获得；
[0022] (2)该装置简化了流程，避免了氮气净化环节中纯度不达标的问题，生产可靠性大 幅提升；
[0023] (3)由于减少了压缩机，设备运行维护成本低，且避免了频繁开停压缩机以及气瓶 充装等环节，人工操作量大大减少，生产效率得到有效提升；因此，该装置具有推广的普及 意义。
【附图说明】
[0024] 图1是原高纯氮气供给装置示意图；
[0025] 图2是本实用新型的结构示意图。
[0026] 其中，1.制氧机，2.隔膜式压缩机，3.氮气净化装置，4.钢瓶，5.气瓶出口截止 阀，6.高纯氮压力调节阀，7.第二氮气放空阀，8.冷凝器，9.精馏塔，10.稀有气体调节 阀，11.稀有气体产品出口阀，12.第一液氮调节阀，13.液氮分离器，14.第一氮气放空阀， 15.第二液氮调节阀，16.杜瓦罐，17.杜瓦罐入口阀，18.杜瓦罐出口阀。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：
[0028] 如图1所示，原高纯氮气供给装置工作时，稀有气体从稀有气体调节阀10进入精 馏塔9,制氧机1产出的液氮经过第一液氮调节阀12进入液氮分离器13,通过第一氮气放 空阀14将液氮夹带的低温氮气排放掉来控制液氮分离器液位；液氮再通过第二液氮调节 阀15进入冷凝器7中，作为精馏塔的冷源，蒸发后的氮气从第二氮气放空阀7处放掉。
[0029] 制氧机1产出的氮气经过隔膜式压缩机2压缩至14_15Mpa，进入氮气净化装置3 中，通过催化燃烧反应去除其中的〇 2、H2、CH4等杂质，同时吸附CO 2和H 20,最终提纯至高纯 氮气，之后压缩进钢瓶4内。向冷凝器8输送时，打开气瓶出口截止阀5,通过高纯氮压力调 节阀6控制冷凝器内高纯氮压力，进而控制精馏塔9内的精馏压力，最后精馏出来的稀有气 体通过稀有气体产品出口阀11输出。
[0030] 如图2所示，本实用新型的用于稀有气体提纯的氮气供给装置，包括：
[0031] 用于产生液氮的制氧机1，所述制氧机1设有两路输出，一路输出连接至液氮分离 器13,另一路输出连接至杜瓦罐16 ;所述液氮分离器13与用于冷凝稀有气体的冷凝器8相 连；所述冷凝器8的下部与用于提取高纯稀有气体的精馏塔9相连；所述精馏塔9上设有稀 有气体调节阀10和稀有气体产品出口阀11 ;所述杜瓦罐16还与冷凝器8相连。
[0032] 所述制氧机1与液氮分离器13之间设有第一液氮调节阀12。
[0033] 所述液氮分离器13与冷凝器8之间还设有高纯氮压力调节阀6。
[0034] 所述杜瓦罐16与冷凝器8之间设有第二液氮调节阀15。
[0035] 所述液氮分离器13的上部设有第一氮气放空阀14,所述冷凝器8的上部设有第二 氮气放空阀7。
[0036] 所述杜瓦罐16还与制氧机1之间设有杜瓦罐入口阀17。
[0037] 所述杜瓦罐16还与高纯氮压力调节阀6之间设有杜瓦罐出口阀18。
[0038] 所述制氧机1提供的液氮压力大于0. 3Mpa。
[0039] 所述制氧机1与杜瓦罐16之间采用不锈钢真空管道连接。
[0040] 所述稀有气体包括氣气和氣气。
[0041] 所述杜瓦罐16承受压力大于2. OMpa，能够自升压且有稳压装置。
[0042] 本实用新型的用于稀有气体提纯的氮气供给装置工作的前提条件为：制氧机产出 的液氮中各杂质组分含量与高纯氮气相近。
[0043] 本实用新型的工作原理为：
[0044] 稀有气体从稀有气体调节阀10进入精馏塔9,制氧机1产出的液氮一部分经过第 一液氮调节阀12进入液氮分离器13,通过第一氮气放空阀14将液氮夹带的低温氮气排放 掉，来控制液氮分离器液位，液氮再通过第二液氮调节阀15进入冷凝器7中，作为精馏塔9 的冷源，蒸发后的氮气从第二氮气放空阀7处放掉。
[0045] 另一部分液氮通过打开杜瓦罐入口阀17进入杜瓦罐16内，直至液位达到2/3以 上，当需要向冷凝器8供高纯氮气时，打开升压阀，液氮在盘管中吸收环境温度后蒸发为高 纯氮气，再回到杜瓦罐16中使杜瓦罐16内压力不断升高，直至到精馏所需压力为止，然后 打开杜瓦罐出口阀18,通过高纯氮气调节阀5控制进入冷凝器8的高纯氮压力和流量，进而 控制精馏塔9内精馏压力，最后精馏出来的稀有气体通过稀有气体产品出口阀11输出。
[0046] 上述虽然结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本实用新 型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领 域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范 围以内。
【主权项】
1. 一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，包括： 用于产生液氮的制氧机，所述制氧机设有两路输出，一路输出连接至液氮分离器，另一 路输出连接至杜瓦罐； 所述液氮分离器与用于冷凝稀有气体的冷凝器相连；所述冷凝器的下部与用于提取高 纯稀有气体的精馏塔相连；所述精馏塔上设有稀有气体调节阀和稀有气体产品出口阀；所 述杜瓦罐还与冷凝器相连。2. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述制 氧机与液氮分离器之间设有第一液氮调节阀。3. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述液 氮分离器与冷凝器之间还设有高纯氮压力调节阀。4. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述杜 瓦罐与冷凝器之间设有第二液氮调节阀。5. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述液 氮分离器的上部设有第一氮气放空阀，所述冷凝器的上部设有第二氮气放空阀。6. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述杜 瓦罐还与制氧机之间设有杜瓦罐入口阀。7. 如权利要求3所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述杜 瓦罐还与高纯氮压力调节阀之间设有杜瓦罐出口阀。8. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述制 氧机提供的液氮压力大于0. 3Mpa。9. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述制 氧机与杜瓦罐之间采用不锈钢真空管道连接。10. 如权利要求1所述的一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，其特征在于，所述稀 有气体包括氣气和氣气。
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于稀有气体提纯的氮气供给装置，包括：用于产生液氮的制氧机，所述制氧机设有两路输出，一路输出连接至液氮分离器，另一路输出连接至杜瓦罐；所述液氮分离器与用于冷凝稀有气体的冷凝器相连；所述冷凝器的下部与用于提取高纯稀有气体的精馏塔相连；所述精馏塔上设有稀有气体调节阀和稀有气体产品出口阀；所述杜瓦罐还与冷凝器相连。本实用新型的结构由于减少了压缩机，设备运行维护成本低，且避免了频繁开停压缩机以及气瓶充装等环节，人工操作量大大减少，生产效率得到有效提升。
【IPC分类】F25J3/02
【公开号】CN204693950
【申请号】CN201520408002
【发明人】陈增凯, 刘庆玉, 李宗辉, 丁玲, 李全龙, 裴承武, 常松松, 程磊, 王继松, 黄宁
【申请人】济南鲍德气体有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月12日