[实用新型]一种制氮气设备

说明书

技术领域

本实用新型属于空气分离设备领域，尤其涉及一种制氮气设备。 

背景技术

目前，采用膜分离法分离空气的方法被广泛应用，其中制取高纯度、低露点氮气的制氮气设备主要由空气压缩机、制冷压缩机、隔膜压缩机、冷却器、换热器、蒸发器、中空纤维膜器、电加热器、除氧器、干燥器、水泵、储气罐等组成。其工艺流程通常为：空气经过滤器过滤后被空气压缩机压缩，压力升高到1.25MPa左右，同时，完成初步的冷却、除水、除油、除尘，进入冷干机进行深度冷却到5℃左右，尽可能地除去空气中的水分，经过滤器过滤、电炉加热，温度升高到45℃左右后再进入中空纤维膜器，被中空纤维膜器分离后的气体分为两股：透过侧的废氧气体排空，未透过膜层的氮气进入除氧器，在除氧催化剂的作用下，普氮中的微量氧气被除去，进入冷却器冷却，温度下降到接近室温后，进入干燥器，在干燥器中的吸附剂作用下，实现深度干燥，出口氮气的露点可达-65℃以下，变成高纯度、低露点的氮气，高纯度的氮气经过滤器过滤后进入贮气罐，最后，被隔膜压缩机压缩后充入气瓶。 

所述工艺流程，压缩空气进入中空纤维膜器前，需尽可能地减少压缩空气中的水分含量，又由于中空纤维膜器在45℃左右时的工作状态最佳，为了保证中空纤维膜器处于最佳的工作状态，在空气进中空纤维膜器前设置了一个冷干机组及一个电炉，让压缩空气先通过冷干机组进行冷却，压缩空气出冷干机组的温度达到5℃左右，分离出水分，然后压缩空气通过电炉加热，确保压缩空气进中空纤维膜器时温度在45℃左右。 

所述工艺流程，氮气在除氧器内的温度为180℃左右，只有在这样的高温下才能够顺利地将氮气中的微量氧气清除，进入干燥器时氮气的温度又需维持在室温，因此，在除氧器与干燥器之间设置了一个冷却器，用来降低氮气的温度。另外，隔膜压缩机压缩氮气时会产生大量的热量，为了让隔膜压缩机正常工作并降低压缩机工作时的能耗，需将隔膜压缩机工作时产生的热量及时带走。因此，在此工艺流程中，另设一个冷水系统，循环水先经过制冷机组，把热量传给制冷机组，水温降低到25℃左右进入冷却器及隔膜压缩机，将热量带出，如此往复。 

所述工艺流程，压缩空气首先被冷却到5℃左右，然后又迅速被电炉加热到45℃左右，循环水出隔膜压缩机及冷却器的温度是高于45℃的，这时的热水没有用来加温空气，而是直接进入冷水机组的换热器，消耗制冷机组产生的冷量。这种设计存在明显缺陷，造成了系统能量极大的浪费，增加了单位氮气产品的能耗，有改进以降低生产单位氮气产品能耗的现实需要。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有制氮气设备的不足，提供了一种设计合理、能耗低的制氮气设备。 

本实用新型解决其技术问题所采取以下技术方案实现的：