一种连续制备高纯度氮气的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种连续制备高纯度氮气的装置，包括空气预处理系统、与空气预处理系统相连的氮氧分离膜、分别与氮氧分离膜的第一出口、第二出口相连的制氮系统及制氧系统、分别与空气预处理系统、制氮系统及制氧系统电连接的电气控制器，在电气控制器的调控下，空气依次经空气预处理系统及氮氧分离膜后被分离为富氮气体及富氧气体，富氮气体经制氮系统处理后制得高纯度氮气，富氧气体经制氧系统处理后制得氧气，实现连续制备高纯度氮气并联产氧气的目的。与现有技术相比，本发明专利技术装置以廉价的空气为原料，连续制备出纯度为99.999％的高纯度氮气，并联产纯度为96％的氧气，能够实现24小时不间断提供氮气及氧气，满足工业及实验室需要，具有很好的应用前景。

A device for continuous preparation of high purity nitrogen

The invention relates to a device for preparing high purity nitrogen, including air pretreatment system, and nitrogen oxygen connected air pretreatment system of the membrane, the first outlet and the second outlet connected to the nitrogen system and oxygen system respectively with nitrogen oxygen separation membrane and air pretreatment system, nitrogen system the electric control system is electrically connected and oxygen, in the regulation of the electric control, air in the air pretreatment system and nitrogen oxygen separation membrane after being separated into nitrogen rich gas and oxygen enriched gas, nitrogen rich gas by nitrogen system is prepared by high purity nitrogen gas, oxygen enriched gas by oxygen system is prepared by the preparation of high purity oxygen, nitrogen and oxygen for the purpose of continuous production. Compared with the prior art, the device of the invention air as raw material, continuously produce high-purity nitrogen 99.999%, with a purity of 96% oxygen, can achieve 24 hours of uninterrupted supply of nitrogen and oxygen, to meet the needs of industrial and laboratory, has good application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种连续制备高纯度氮气的装置
本专利技术属于氮气制备
，涉及一种连续制备高纯度氮气的装置。
技术介绍
液相色谱-质谱联用(LC/MS)是实验室仪器分析常用的方法之一，广泛应用于生物化学、医学研究与应用、环境分析、食品分析以及临床应用等领域。传统实验室对LC/MS的供气方式通常是采用低成本的钢瓶或高压储气罐来实现，但钢瓶及高压储气罐的容量有限，无法实现24小时不间断提供实验所需氮气，为此，实验人员必须频繁地订购、搬运、安装气罐。在安装气罐时，难免会造成部分气体泄露，不仅浪费了气体，而且还存在一定的安全隐患。现有的空气分离制备氮气的方法主要有低温法、吸附法及膜分离法。其中，低温法存在能耗高、流程长、启动过程长、设备维护要求高等弊端；吸附法耗能较大，且吸附剂的吸附容量有限，当吸附某种分子达到饱和时，需停工使吸附剂再生；膜分离法得到的氮气纯度为95％左右，氧气纯度为30-40％，均难以满足需要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够联产氧气且能耗低的连续制备高纯度氮气的装置。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种连续制备高纯度氮气的装置，该装置包括空气预处理系统、与空气预处理系统相连的氮氧分离膜、分别与氮氧分离膜的第一出口、第二出口相连的制氮系统及制氧系统、分别与空气预处理系统、制氮系统及制氧系统电连接的电气控制器，在电气控制器的调控下，空气依次经空气预处理系统及氮氧分离膜后被分离为富氮气体及富氧气体，富氮气体经制氮系统处理后制得高纯度氮气，富氧气体经制氧系统处理后制得氧气，实现连续制备高纯度氮气并联产氧气的目的。所述的空气预处理系统包括依次相连的空压机、冷凝器、缓冲罐、压力表前电磁阀以及除水过滤器，该除水过滤器与氮氧分离膜的进口相连，所述的压力表前电磁阀与电气控制器电连接。所述的冷凝器与缓冲罐之间设有防止缓冲罐内空气倒流的单向阀。所述的压力表前电磁阀与除水过滤器之间设有与电气控制器电连接的压力表。所述的制氮系统包括一对并联连接且与氮氧分离膜的第一出口相连的氧气吸附单元以及依次与氧气吸附单元相连的氮气纯度分析仪及氮气除尘过滤器，所述的氧气吸附单元及氮气纯度分析仪分别与电气控制器电连接。所述的氧气吸附单元包括氧气吸附塔以及设置在氧气吸附塔与氮氧分离膜的第一出口之间的氧气吸附塔电磁阀，该氧气吸附塔电磁阀与电气控制器电连接。所述的氧气吸附塔内装填有吸氧分子筛，该吸氧分子筛为碳分子筛。所述的碳分子筛对氧气有较强的吸附能力，能够让氮气分子通过，可用于提纯氮气。所述的制氧系统包括一对并联连接且与氮氧分离膜的第二出口相连的氮气吸附单元以及依次与氮气吸附单元相连的氧气纯度分析仪及氧气除尘过滤器，所述的氮气吸附单元及氧气纯度分析仪分别与电气控制器电连接。所述的氮气吸附单元包括氮气吸附塔以及设置在氮气吸附塔与氮氧分离膜的第二出口之间的氮气吸附塔电磁阀，该氮气吸附塔电磁阀与电气控制器电连接。所述的氮气吸附塔内装填有吸氮分子筛，该吸氮分子筛包括5A分子筛或13X分子筛中的一种。所述的5A分子筛或13X分子筛对氮气有较强的吸附能力，能够让氧气分子通过，可用于提纯氧气。在实际应用时，空气经空压机压缩并由冷凝器冷却降温后，通过单向阀流入缓冲罐，缓冲罐内的空气经压力表前电磁阀调节至预定压力后，流入除水过滤器中除去水分，之后在氮氧分离膜中被分离为氮气纯度为95％左右的富氮气体及氧气纯度为30-40％的富氧气体。其中，富氮气体中的微量氧气在氧气吸附塔中被碳分子筛吸附而除去，富氮气体中的灰尘或颗粒物在氮气除尘过滤器中被除去，即可制得高纯度氮气；富氧气体中的氮气在氮气吸附塔中被5A分子筛或13X分子筛吸附而除去，富氧气体中的灰尘或颗粒物在氧气除尘过滤器中被除去，即可制得氧气。在实际工作过程中，压力表实时监测压力表前电磁阀与除水过滤器之间管路中空气的压力，并及时反馈至电气控制器，当空气的压力出现异常时，电气控制器通过调节压力表前电磁阀的开合度以维持空气压力的稳定；两个氧气吸附单元交替工作，氮气纯度分析仪实时监测氮气的纯度，并及时反馈至电气控制器，当氮气纯度分析仪测得的氮气纯度逐渐降低时，表明正在工作的氧气吸附单元中的碳分子筛逐渐接近饱和，电气控制器便通过电路关闭正在工作的氧气吸附塔电磁阀，并同时打开另一个氧气吸附塔电磁阀，使该支路上的氧气吸附塔开始工作，保证制氮过程连续进行，之后便可将已饱和的碳分子筛再生后备用；两个氮气吸附单元交替工作，氧气纯度分析仪实时监测氧气的纯度，并及时反馈至电气控制器，当氧气纯度分析仪测得的氧气纯度逐渐降低时，表明正在工作的氮气吸附单元中的5A分子筛或13X分子筛逐渐接近饱和，电气控制器便通过电路关闭正在工作的氮气吸附塔电磁阀，并同时打开另一个氮气吸附塔电磁阀，使该支路上的氮气吸附塔开始工作，保证制氧过程连续进行，之后便可将已饱和的5A分子筛或13X分子筛再生后备用。与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：1)以廉价的空气为原料，连续制备出纯度为99.999％的高纯度氮气，并联产纯度为96％的氧气，能够实现24小时不间断提供氮气及氧气，满足工业及实验室需要；2)采用氮氧分离膜在前、制氮系统及制氧系统在后的工艺，不仅提高了氮氧分离膜出口富氮气体及富氧气体的纯度，同时，空气经氮氧分离膜初步提纯后得到的富氮气体及富氧气体还能够减少氧气吸附塔中的吸氧分子筛及氮气吸附塔中的吸氮分子筛对待吸附气体的吸附量，延长了吸氧分子筛及吸氮分子筛的使用寿命，降低了能耗；3)电气控制器实时监测装置工作状态，自动调节空气压力并能及时自动切换氧气吸附单元及氮气吸附单元的工作状态，保证了装置的长时间稳定工作。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图中标记说明：1—空压机、2—冷凝器、3—单向阀、4—缓冲罐、5—压力表前电磁阀、6—压力表、7—除水过滤器、8—氮氧分离膜、9—氧气吸附塔电磁阀、10—氧气吸附塔、11—氮气纯度分析仪、12—氮气除尘过滤器、13—氮气吸附塔电磁阀、14—氮气吸附塔、15—氧气纯度分析仪、16—氧气除尘过滤器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1：如图1所示，一种连续制备高纯度氮气的装置，该装置包括空气预处理系统、与空气预处理系统相连的氮氧分离膜8、分别与氮氧分离膜8的第一出口、第二出口相连的制氮系统及制氧系统、分别与空气预处理系统、制氮系统及制氧系统电连接的电气控制器，在电气控制器的调控下，空气依次经空气预处理系统及氮氧分离膜8后被分离为富氮气体及富氧气体，富氮气体经制氮系统处理后制得高纯度氮气，富氧气体经制氧系统处理后制得氧气，实现连续制备高纯度氮气并联产氧气的目的。其中，空气预处理系统包括依次相连的空压机1、冷凝器2、缓冲罐4、压力表前电磁阀5以及除水过滤器7，该除水过滤器7与氮氧分离膜8的进口相连，压力表前电磁阀5与电气控制器电连接。冷凝器2与缓冲罐4之间设有防止缓冲罐4内空气倒流的单向阀3。压力表前电磁阀5与除水过滤器7之间设有与电气控制器电连接的压力表6。制氮系统包括一对并联连接且与氮氧分离膜8的第一出口相连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续制备高纯度氮气的装置，其特征在于，该装置包括空气预处理系统、与空气预处理系统相连的氮氧分离膜(8)、分别与氮氧分离膜(8)的第一出口、第二出口相连的制氮系统及制氧系统、分别与空气预处理系统、制氮系统及制氧系统电连接的电气控制器，在电气控制器的调控下，空气依次经空气预处理系统及氮氧分离膜(8)后被分离为富氮气体及富氧气体，富氮气体经制氮系统处理后制得高纯度氮气，富氧气体经制氧系统处理后制得氧气，实现连续制备高纯度氮气并联产氧气的目的。

【技术特征摘要】
1.一种连续制备高纯度氮气的装置，其特征在于，该装置包括空气预处理系统、与空气预处理系统相连的氮氧分离膜(8)、分别与氮氧分离膜(8)的第一出口、第二出口相连的制氮系统及制氧系统、分别与空气预处理系统、制氮系统及制氧系统电连接的电气控制器，在电气控制器的调控下，空气依次经空气预处理系统及氮氧分离膜(8)后被分离为富氮气体及富氧气体，富氮气体经制氮系统处理后制得高纯度氮气，富氧气体经制氧系统处理后制得氧气，实现连续制备高纯度氮气并联产氧气的目的。2.根据权利要求1所述的一种连续制备高纯度氮气的装置，其特征在于，所述的空气预处理系统包括依次相连的空压机(1)、冷凝器(2)、缓冲罐(4)、压力表前电磁阀(5)以及除水过滤器(7)，该除水过滤器(7)与氮氧分离膜(8)的进口相连，所述的压力表前电磁阀(5)与电气控制器电连接。3.根据权利要求2所述的一种连续制备高纯度氮气的装置，其特征在于，所述的冷凝器(2)与缓冲罐(4)之间设有防止缓冲罐(4)内空气倒流的单向阀(3)。4.根据权利要求2所述的一种连续制备高纯度氮气的装置，其特征在于，所述的压力表前电磁阀(5)与除水过滤器(7)之间设有与电气控制器电连接的压力表(6)。5.根据权利要求1所述的一种连续制备高纯度氮气的装置，其特征在于，所述的制氮系统包括一对并联连接且与氮氧分离膜(8)的第一出口相连的氧气吸附单元以及依次与氧气吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐新元，蔡建兵，
申请(专利权)人：拜默实验设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31