一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备制造技术

本发明专利技术公开了一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，包括氮气增压特种车辆和PSA制氮特种车辆；所述氮气增压特种车辆包括增压机冷却器、增压机机头、车载永磁电机、增压车控制器和箱变系统；所述PSA制氮特种车辆包括野外用风冷移动型双级永磁变频空压机、复合床层吸附塔PSA制氮机和PSA制氮撬运行控制系统。与现有技术相比本发明专利技术的有益效果是：共包含2辆特种车辆，分别为氮气增压特种车辆与PSA制氮特种车辆，实现的设备性能为排量：900Nm³/h，排气压力：35~50MPa，氮气纯度：99%，整套设备电驱并无需配套箱变撬。

A kind of high purity PSA nitrogen making and injection equipment with fast moving vehicle

【技术实现步骤摘要】
一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备
本专利技术涉及特种车辆形式的制注氮设备，具体涉及一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备。
技术介绍
目前以特种车辆形式的大排量、高纯度制氮设备主要以膜制氮原理为主。其原理是基于气体渗透，当将混合气体引入膜组件时，气体组分会接触膜材料并且扩散进入膜中，来制取高纯氮气。特车形式的膜分离制氮设备是油田增产作业的主要设备，作用是向井内注入高压氮气、氮气泡沫，为复杂油气藏开采增产和老油气田后期开发挖潜增产提供解决方案。主要用于诱喷、酸化洗井、增产驱油、隔热助排、气体钻井、蒸汽井调剖等氮气/氮气泡沫增产工艺，该设备能进行单机和联机作业。目前在市场上使用较为广泛的双车制氮设备型号有MZD-900/350、MZD-1200/350、MZD-1000/500和MZD-1200/500等，这些型号的制氮设备所生产的氮气的提纯纯度只有95%，在使用上述型号的设备向油井内注入氮气后，注气管柱都会出现不同情况的腐蚀现象和报废的情况的发生。通过检测分析：其主要原因为在注入的氮气中，由于氧气的含量较高，会造成油管的氧化腐蚀，这就极大降低了油管的使用寿命。因此就需要进一步提高氮气服务设备的氮气纯度。目前来看，在2020年新疆地区中石油、中石化已明确要求氮气服务设备氮气纯度要至少达到99%以上，但是由于膜制氮原理本身受限，当膜制氮纯度提升至97%以后，其设备整体的经济性将严重下降。而采用PSA制氮原理的制氮设备，又存在体积庞大、重量大，不便于将高压、高纯和大排量等相关特点整合到特车结构上的问题。因此本专利技术结合经济性、现场适用性和移动性三大问题，研发制造了一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，以解决上述
技术介绍
中所存在的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，共包含2辆特种车辆，分别为氮气增压特种车辆与PSA制氮特种车辆，设备整体采用变压吸附制氮方式，设备成本低可连续生产高纯氮气，设备可实现排量：900Nm³/h，排气压力：35~50MPa，氮气纯度：99%。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，包括氮气增压特种车辆和PSA制氮特种车辆；所述氮气增压特种车辆包括增压机冷却器、增压机机头、车载永磁电机、增压车控制器和箱变系统；所述PSA制氮特种车辆包括野外用风冷移动型双级永磁变频空压机、复合床层吸附塔PSA制氮机和PSA制氮撬运行控制系统。作为优化，所述野外用风冷移动型双级永磁变频空压机包括侧排风空冷器、沙漠重载型空气过滤器、双级压缩机头、油气分离桶、空压机永磁电机、变频控制器和空压机底盘；所述沙漠重载型空气过滤器、双级压缩机头、油气分离桶和侧排风空冷器依次连接并通过所述变频控制器进行控制；所述空压机永磁电机为动力提供机构；所述侧排风空冷器、沙漠重载型空气过滤器、双级压缩机头、油气分离桶、空压机永磁电机和变频控制器均成撬安装于所述空压机底盘上。作为优化，所述复合床层吸附塔PSA制氮机包括复合床层吸附塔；所述复合床层吸附塔内设有吸附塔分布树；所述复合床层吸附塔从下到上依次填充有4A分子筛、大孔径分子筛和小孔径分子筛；所述大孔径分子筛和小孔径分子筛为高温型分子筛。作为优化，所述4A分子筛、大孔径分子筛和小孔径分子筛的填充质量比为2:1:8。作为优化，所述PSA制氮撬运行控制系统采用的运行方式具体为：S1:所述复合床层吸附塔设有多个，且分成n个模块，每个模块的复合床层吸附塔数量相一致；S2:每个模块启动间隔时间为t3，每个复合床层吸附塔运行周期包括吸附时间t1和均压时间t2，其吸附周期为t1+t2；模块1：t1t2t1t2……模块2：t3t1t2t1t2……模块3：t3t3t1t2t1t2……模块4：t3t3t3t1t2t1t2…………S3:按照S2中的启动模式，依次类推循环工作。作为优化，所述n个模块的n为1≤n≤9整数。作为优化，所述复合床层吸附塔设有4个，并分成2个模块。与现有技术相比，本专利技术的难点在于在2辆特种车辆上完成需求的设备性能，目前市面上同等性能的设备至少要3辆特种车辆，具体指标参见下表：规格本专利技术现有设备特车数量2辆3辆排气量900Nm³/h900Nm³/h额定功率≤485kW≤520kW排气压力35~50MPa35~50MPa氮气纯度99%95%为实现上述专利技术，本专利技术在内部配套的各个分部件中，均进行了相应的升级与提效，通过数个部件累积的性能提升，在相对更小的空间内完成设计，总体上完成了该专利技术：1）本专利技术共包含2辆特种车辆，分别为氮气增压特种车辆与PSA制氮特种车辆，实现的设备性能为排量：900Nm³/h，排气压力：35~50MPa，氮气纯度：99%,将箱变设备集成在氮气增压特种车辆上，无需额外配套箱变撬。2）研发野外用风冷移动型双级永磁变频空压机，提升空压机效率，最终实现了空压机比国家规定的一级能耗节能10%，并且车载快移型高纯PSA制氮注氮设备和以往的95%设备相比，性能更优越，成本更低，使用更节能等优点。3）将箱变撬与氮气增压特种车辆结合，集成到一个特车上，省去了一辆车。4）双特车电驱高纯度，在保持压力、流量相同的前提下，提升了设备纯度，并且降低了设备能耗。附图说明图1为本专利技术的结构示意图，上图为氮气增压特种车辆，下图为PSA制氮特种车辆。图2为本专利技术的野外用风冷移动型双级永磁变频空压机的结构示意图。图3为本专利技术的复合床层吸附塔结构示意图。图4为本专利技术的俯视图。图5为本专利技术运行方式下PSA产气曲线图。图6为本专利技术的结构简图，上图为氮气增压特种车辆，下图为PSA制氮特种车辆。其中，氮气增压特种车辆1、增压机冷却器2、增压机机头3、车载永磁电机4、增压车控制器5、箱变系统6、PSA制氮特种车辆7、野外用风冷移动型双级永磁变频空压机8、复合床层吸附塔PSA制氮机9、PSA制氮撬运行控制系统10、侧排风空冷器11、沙漠重载型空气过滤器12、双级压缩机头13、油气分离桶14、空压机永磁电机15、变频控制器16、空压机底盘17、小孔径分子筛18、大孔径分子筛19、4A分子筛20、吸附塔分布树21、复合床层吸附塔22。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，其特征在于：包括氮气增压特种车辆（1）和PSA制氮特种车辆（7）；所述氮气增压特种车辆（1）包括增压机冷却器（2）、增压机机头（3）、车载永磁电机（4）、增压车控制器（5）和箱变系统（6）；所述PSA制氮特种车辆（7）包括野外用风冷移动型双级永磁变频空压机（8）、复合床层吸附塔PSA制氮机（9）和PSA制氮撬运行控制系统（10）。/n

【技术特征摘要】
1.一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，其特征在于：包括氮气增压特种车辆（1）和PSA制氮特种车辆（7）；所述氮气增压特种车辆（1）包括增压机冷却器（2）、增压机机头（3）、车载永磁电机（4）、增压车控制器（5）和箱变系统（6）；所述PSA制氮特种车辆（7）包括野外用风冷移动型双级永磁变频空压机（8）、复合床层吸附塔PSA制氮机（9）和PSA制氮撬运行控制系统（10）。


2.根据权利要求1所述的一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，其特征在于：所述野外用风冷移动型双级永磁变频空压机（8）包括侧排风空冷器（11）、沙漠重载型空气过滤器（12）、双级压缩机头（13）、油气分离桶（14）、空压机永磁电机（15）、变频控制器（16）和空压机底盘（17）；所述沙漠重载型空气过滤器（12）、双级压缩机头（13）、油气分离桶（14）和侧排风空冷器（11）依次连接并通过所述变频控制器（16）进行控制；所述空压机永磁电机（15）为动力提供机构；所述侧排风空冷器（11）、沙漠重载型空气过滤器（12）、双级压缩机头（13）、油气分离桶（14）、空压机永磁电机（15）和变频控制器（16）均成撬安装于所述空压机底盘（17）上。


3.根据权利要求1所述的一种车载快移型高纯PSA制氮注氮设备，其特征在于：所述复合床层吸附塔PSA制氮机（9）包括复合床层吸附塔（22）；所述复合床层吸附塔（22）内设有吸附塔分布树（21）；所述复合床层...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉军，刘中云，赵海洋，孟巧玲，全先富，李建奎，王涛，郑富林，赵杰，郭富龙，董玉欣，傅连松，申明乾，王家步，
申请(专利权)人：山东恒业石油新技术应用有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37