一种制取高纯度液氮的设备系统技术方案

本实用新型专利技术属于空分装置技术领域，尤其涉及一种制取高纯度液氮的设备系统。一种制取高纯度液氮的设备系统，包括以管路依次相连的过滤器、压缩机、预冷机、分馏塔冷箱和液氮贮槽，所述预冷机与分馏塔冷箱之间还设有分子筛纯化系统，分子筛纯化系统包括两台一级纯化装置和两台二级纯化装置，两台一级纯化装置通过管路连接第一循环管，两台二级纯化装置通过第二循环管相连，第一循环管与第二循环管之间通过管路相连，所述预冷机通过管路与第一循环管相连，所述第一循环管与第二循环管分别通过管路与所述分馏塔冷箱相连。本实用新型专利技术提供了一种液氮纯度高、管路设计合理的制取高纯度液氮的设备系统。

【技术实现步骤摘要】
一种制取高纯度液氮的设备系统
本技术属于空分装置
，尤其涉及一种制取高纯度液氮的设备系统。
技术介绍
液氮，液态的氮气。是惰性的，无色，无臭，无腐蚀性，不可燃，温度极低。氮构成了大气的大部分（体积比78.03%，重量比75.5%）。氮是不活泼的，不支持燃烧，氮气占空气78%。在常压下，液氮温度为－196℃；1立方米的液氮可以膨胀至696立方米21°C的纯气态氮。液氮是无色、无味，在高压下低温的液体和气体。液氮（常写为LN2），是氮气在低温下形成的液体形态。氮的沸点为-196°C，在正常大气压下温度如果在这以下就会形成液氮；如果加压，可以在更高的温度下得到液氮。在工业中，液态氮是由空气分馏而得。先将空气净化后，在加压、冷却的环境下液化，借由空气中各组分之沸点不同加以分离。现有的氮气分离设备如中国专利CN105758122B公开的
技术实现思路
：一种制取高纯度氮气和低纯度氧气的装置，其特征在于，所述装置包括主换热器E1、精馏塔C1、冷凝器K1、冷凝器K2、过冷器E2和透平膨胀机ET1，各设备之间通过管道相连通，连接关系为：主换热器E1的进气口为经过过滤、净化后空气的输入口，其出气口通过101管道与精馏塔C1下部的空气进气口连通；精馏塔C1顶部的高纯氮气出口经201管道分两部分分别进入201A管道和201B管道，201A管道与主换热器E1高纯氮气进气口连通，高纯氮气从主换热器E1出气口排出收集；201B管道分别与冷凝器K2高纯氮气进气口和冷凝器K1高纯氮气进气口连通；冷凝器K1和冷凝器K2底部液氮出口分别经201D管道、201C管道共同进入201E管道，201E管道与精馏塔C1上部液氮进口连通；精馏塔C1底部富氧液空出口经301管道与过冷器E2富氧液空进口连通，过冷器E2富氧液空出口经301A管道与冷凝器K1富氧液空进口连通；冷凝器K1富氧废气出口经301B管道与主换热器E1富氧废气进口连通，主换热器E1富氧废气出口经301C管道与透平膨胀机ET1富氧废气进口连通，透平膨胀机ET1富氧废气出口经301D管道与过冷器E2富氧废气进口连通，过冷器E2富氧废气出口经301E管道与主换热器E1富氧气体1进口连通，富氧气体1由主换热器E1出口排出收集；冷凝器K1底部富氧液空出口经301F管道与冷凝器K2富氧液空进口连通，冷凝器K2富氧气体2出口经301G管道与主换热器E1富氧气体2进口连通，富氧气体2经主换热器E1出口排出收集。虽然上述技术方案能够获取高纯度氮气的同时，还能获得不同纯度、不同压力的具有较高氧气纯度的富氧气产品，但是对于制取液氮还缺乏关键的步骤，且其提取的氮气纯度还稍有不足。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种液氮纯度高、管路设计合理的制取高纯度液氮的设备系统。为此，本技术采用以下技术方案：一种制取高纯度液氮的设备系统，包括以管路依次相连的过滤器、压缩机、预冷机、分馏塔冷箱和液氮贮槽，所述预冷机与分馏塔冷箱之间还设有分子筛纯化系统，分子筛纯化系统包括两台一级纯化装置和两台二级纯化装置，两台一级纯化装置通过管路连接第一循环管，两台二级纯化装置通过第二循环管相连，第一循环管与第二循环管之间通过管路相连，所述预冷机通过管路与第一循环管相连，所述第一循环管与第二循环管分别通过管路与所述分馏塔冷箱相连；空气通过相通的管路依次经过过滤器、压缩机、预冷机、分子筛纯化系统、分馏塔冷箱进行过滤与冷却形成高纯度液氮后于液氮贮槽内进行贮藏。由于一级纯化装置容积较大，第一循环管设于一级纯化装置外可更好地进行循环纯化，而二级纯化装置容积较小，直接将两台二级纯化装置连接进行循环不仅增加了纯化效果，而且可进行多次纯化，更好地去除空气中的杂质。在采用上述技术方案的基础上，本技术还可采用以下进一步的技术方案：所述一级纯化装置为吸附器且二级纯化装置为电加热器，两台吸附器中一台用于吸附空气中的杂质，另一台用于再生作用；同时，两台电加热器非同时开启，当一台开启时另一台为备用，用于加热污氮气给用于再生的吸附器再生所用。或一级纯化装置为填充X型沸石的分子筛且二级纯化装置为填充A型沸石的分子筛，一级纯化装置的容积为二级纯化装置容积的八倍。所述过滤器与压缩机之间通过第一粗管相连，第一粗管靠近过滤器处还连接有第二粗管，所述第二粗管的尾端与分馏塔冷箱相连；所述压缩机与预冷机之间、预冷机与分子筛纯化系统之间、分子筛纯化系统与分馏塔冷箱之间均通过细管相连，所述分子筛纯化系统内部的管路均为细管。第二粗管的气流方向为自分馏塔冷箱至过滤器，可将分馏塔冷箱中分馏后的气体与经过过滤器后的空气一起自压缩机开始进行净化和冷却，可充分地利用吸入的空气，节能环保。同时，第一粗管的设计可使得进压缩机的空气量较大，而后均采用细管则是更好地为了净化和冷却。所述分馏塔冷箱还连接有两台膨胀机，一膨胀机与分子筛纯化系统的第一循环管通过细管相连，该膨胀机还通过细管与一台后冷却器相连，所述后冷却器的另一端通过细管与分馏塔冷箱相连。所述分馏塔冷箱还通过细管连接一低温冷冻机组，所述分馏塔冷箱还设有蒸发器。所述压缩机与预冷机相连的细管前端还通过细管连接一空气消音器，所述第一循环管和第二循环管均通过细管连接有第一污氮气消音器，所述第二粗管的后端通过细管连接有第二污氮气消音器。所述膨胀机包括同轴且管路连接的膨胀机叶轮和压缩机叶轮，压缩机叶轮的前端开设气门，所述分子筛纯化系统的第一循环管和后冷却器均通过细管与气门相连；所述膨胀机叶轮还连接有喷嘴。所述液氮贮槽至少设有两个。本技术的优点是：通过分子筛纯化系统的设置可对经过过滤、压缩和冷却后的空气进行进一步地脱水和净化，其中，X型沸石分子筛的极性亲水性，可以对空气进行较好地干燥，而由于A型沸石分子筛结构的特殊性及种类的多样化，可较好地分离二甲苯等杂质。附图说明：图1为本技术一种制取高纯度液氮的设备系统的连接示意图。图2为本技术一种制取高纯度液氮的设备系统的分子筛纯化系统结构示意图。图3为本技术一种制取高纯度液氮的设备系统的膨胀机结构示意图。其中，过滤器1，第一粗管11，第二粗管12，压缩机2，预冷机3，分子筛纯化系统4，一级纯化装置41，二级纯化装置42，第一循环管43，第二循环管44，分馏塔冷箱5，蒸发器51，膨胀机6，膨胀机叶轮61，压缩机叶轮62，气门63，喷嘴64，后冷却器7，低温冷冻机组8，空气消音器91，第一污氮气消音器92，第二污氮气消音器93，液氮贮槽10。具体实施方式结合附图，对本技术提供的一一种制取高纯度液氮的设备系统作进一步说明。空气分离的基本原理，是利用液化空气中各组份沸点的不同而将各组份分离开来。要达到这个目的，空分装置的工作包括下列过程：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制取高纯度液氮的设备系统，包括以管路依次相连的过滤器、压缩机、预冷机、分馏塔冷箱和液氮贮槽，其特征在于所述预冷机与分馏塔冷箱之间还设有分子筛纯化系统，分子筛纯化系统包括两台一级纯化装置和两台二级纯化装置，两台一级纯化装置通过管路连接第一循环管，两台二级纯化装置通过第二循环管相连，第一循环管与第二循环管之间通过管路相连，所述预冷机通过管路与第一循环管相连，所述第一循环管与第二循环管分别通过管路与所述分馏塔冷箱相连；空气通过相通的管路依次经过过滤器、压缩机、预冷机、分子筛纯化系统、分馏塔冷箱进行过滤与冷却形成高纯度液氮后于液氮贮槽内进行贮藏。/n

【技术特征摘要】
1.一种制取高纯度液氮的设备系统，包括以管路依次相连的过滤器、压缩机、预冷机、分馏塔冷箱和液氮贮槽，其特征在于所述预冷机与分馏塔冷箱之间还设有分子筛纯化系统，分子筛纯化系统包括两台一级纯化装置和两台二级纯化装置，两台一级纯化装置通过管路连接第一循环管，两台二级纯化装置通过第二循环管相连，第一循环管与第二循环管之间通过管路相连，所述预冷机通过管路与第一循环管相连，所述第一循环管与第二循环管分别通过管路与所述分馏塔冷箱相连；空气通过相通的管路依次经过过滤器、压缩机、预冷机、分子筛纯化系统、分馏塔冷箱进行过滤与冷却形成高纯度液氮后于液氮贮槽内进行贮藏。


2.根据权利要求1所述的一种制取高纯度液氮的设备系统，其特征在于所述一级纯化装置为吸附器且二级纯化装置为电加热器，或一级纯化装置为填充X型沸石的分子筛且二级纯化装置为填充A型沸石的分子筛。


3.根据权利要求2所述的一种制取高纯度液氮的设备系统，其特征在于所述一级纯化装置为填充X型沸石的分子筛且二级纯化装置为填充A型沸石的分子筛时，一级纯化装置的容积为二级纯化装置容积的八倍。


4.根据权利要求1所述的一种制取高纯度液氮的设备系统，其特征在于所述过滤器与压缩机之间通过第一粗管相连，第一粗管靠近过滤器处还连接有第二粗管，所述第二粗管的尾端与分馏塔冷箱相连；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，
申请(专利权)人：周涛，
类型：新型
国别省市：浙江;33