[发明专利]高纯度氮气的制备方法及制备装置

权利要求书

1、一种高纯度氮气的制备方法，其特征在于，依次包含如下步骤：

(1)、膜式气体分离：利用至少一层气体分离膜，将包含氮气和氧气且气压为0.7～1.0Mpa的原料气分离为渗透系数相对较小的非透过气体和渗透系数相对较大的透过气体，所述的非透过气体中氮气的含量大于95％；

(2)、变压吸附式气体分离：令所述的非透过气体与能选择性地吸附氧气和水蒸气的吸附剂相接触，导出氮气含量高于99.99％的高纯度氮气。

2、根据权利要求1所述的高纯度氮气的制备方法，其特征在于：所述的原料气为经过除尘和除油后的空气。

3、根据权利要求1所述的高纯度氮气的制备方法，其特征在于：所述的气体分离膜为能使氧气、水蒸气、二氧化碳优先透过的中空纤维结构的高分子膜。

4、根据权利要求1所述的高纯度氮气的制备方法，其特征在于：所述的吸附剂为碳分子筛。

5、根据权利要求1所述的高纯度氮气的制备方法，其特征在于：在完成所述的步骤(2)后，令所述的吸附剂在气压低于2×10³Pa的状态下进行解析并导出解析气体，将所述的解析气体导入所述的步骤(1)中进行循环处理。

6、一种高纯度氮气的制备装置，其特征在于：该制备装置包含膜式气体分离器(1)和变压吸附式气体分离器(2)，

所述的膜式气体分离器(1)包含：能使氧气、水蒸气、二氧化碳优先透过的至少1级气体分离膜(11)；开设在所述气体分离膜(11)的一侧的原料气入口(12)和非透过气体出口(13)；开设在所述气体分离膜(11)的另一侧的透过气体出口(14)，

所述的变压吸附式气体分离器(2)包含：与所述非透过气体出口(13)相连通的待吸附气体入口(21)；高纯度氮气出口(22)；底部与所述待吸附气体入口(21)相连通、顶部与所述高纯度氮气出口(22)相连通的至少1对吸附塔(20)，在所述吸附塔(20)内装填有能优先吸附氧气和水蒸气的吸附剂。

7、根据权利要求6所述的高纯度氮气的制备装置，其特征在于：所述的制备装置还包含缓冲罐(3)，该缓冲罐(3)的一端与所述的非透过气体出口(13)相连通、另一端与所述的待吸附气体入口(21)相连通。

8、根据权利要求6所述的高纯度氮气的制备装置，其特征在于：所述的制备装置还包含至少一只真空泵(4)，该真空泵(4)的进气端与所述吸附塔(20)相连通、排气端与所述原料气口(12)相连通。

9、根据权利要求8所述的高纯度氮气的制备装置，其特征在于：所述的制备装置还包含：

将每1对所述吸附塔(20)中的2个吸附塔(20)的底部相互连通的第一连接管(101)；

与所述的第一连接管(101)相并联设置的第二连接管(102)；

将每1对所述吸附塔(20)中的2个吸附塔(20)的顶部相互连通的第三连接管(103)；

相串联地设置在所述第一连接管(101)上的第一开关阀(201)和第二开关阀(202)；

相串联地设置在所述第二连接管(102)上的第三开关阀(203)和第四开关阀(204)；

相串联地设置在所述第三连接管(103)上的第五开关阀(205)和第六开关阀(206)；

第七开关阀(207)，该第七开关阀(207)的一端连接至所述非透过气体出口(13)、另一端连接至所述第一开关阀(201)和所述第二开关阀(202)之间的第一连接管(101)上；

第八开关阀(208)，该第八开关阀(208)的一端连接至所述高纯度氮气出口(22)、另一端连接至所述第五开关阀(205)和所述第六开关阀(206)之间的第三连接管(103)上，

所述真空泵(4)的进气端连接至所述第三开关阀(203)和所述第四开关阀(204)之间的第二连接管(102)上、排气端连接至所述膜组件(10)的入口侧。

10、根据权利要求6所述的高纯度氮气的制备方法，其特征在于：所述的气体分离膜为能使氧气、水蒸气、二氧化碳优先透过的中空纤维结构的高分子膜，所述的吸附剂为碳分子筛。