一种氮气制造系统及方法技术方案

本申请涉及氮气制备的技术领域，尤其是涉及一种氮气制造系统及方法。一种氮气制造系统包括制备线、回收线和冷却线，一种基于上述氮气制造系统的氮气制造方法则简要概述为制备线对气源进行过滤干燥制备，生成氮气增压储存，减压分配，回收线对含氮废气进行回收预处理，并输送到制备线制备氮气，冷却线则是对制备线和回收线工作时产生的废热和废冷进行收集、储存和调度，实现冷热循环，降低能耗以及生产成本。产成本。产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种氮气制造系统及方法


[0001]本申请涉及氮气制备的
，尤其是涉及一种氮气制造系统及方法。

技术介绍

[0002]在半导体、面板和光伏等电子产业的生产过程中，通常需要用到氮气作为生产的环境气、保护气。氮气在半导体制程中的作用尤为明显，其覆盖了85%以上环节的应用，且用量较大，故而用户会选择以现场制气的方式，在厂房附近建造氮气站，为生产提供氮气。
[0003]氮气站的主要原材料是空气，制取氮气的过程中，电力成本占据了80%的成本比例。在制氮过程中，部分电力会以气体压缩发热的方式散失，而且为避免系统过热损坏，需要散热组件对其进行散热，增加了制备功耗。而高压储存的氮气在供应时需要经减压阀减压，减压阀运作时避免气体泄压吸热结冰，则需要提供伴热维持正常运作，同样增加了制备功耗。

技术实现思路

[0004]为了降低氮气的制备能耗，降低氮气的生产成本，本申请提供一种氮气制造系统及方法。
[0005]第一方面，本申请提供的一种氮气制造系统，采用如下的技术方案：一种氮气制造系统，包括：制备线和冷却线，所述制备线包括空压机，所述空压机通过管道连接有冷干机，所述冷干机内具有相互独立且可进行热交换的第一换热通道和第二换热通道，所述第一换热通道的一端连接所述空压机，所述第一换热通道的另一端同过管道连接有制氮机，所述制氮机通过管道连接有第一增压机，所述第一增压机通过管道连接有第一储罐，所述第一储罐管道连接有第一减压阀；所述冷却线包括冷工质罐，所述冷工质罐设置有冷输入管和冷输出管；所述冷却线还包括热工质罐，所述热工质罐设置有热输入管和热输出管；所述冷输出管和所述热输出管连接有输出泵，所述冷却线还包括第一吸冷管套，所述第一吸冷管套套设于所述第一减压阀和/或所述第一减压阀连接的输出管道上，所述第一吸冷管套内设置有中空管道，所述中空管道的一端与所述冷输入管连接，所述中空管道的另一端与所述热输入管连接；所述第一增压机内具有可进行热交换的第一冷却通道，所述第一冷却通道的一端与所述冷输出管连接，所述第一冷却通道的另一端与所述热输入管连接；所述第二换热管道的一端与所述冷输入管连接，所述第二换热管道的另一端与所述热输出管连接。
[0006]通过采用上述技术方案，可以实现高效、稳定、可靠的氮气制造。在制备线上，空气经空压机收集，冷干机干燥后上，送至制氮机进行吸附制备，制氮机吸附分离的氮气经第一增压机增压，送往第一储罐储备，进行生产时，通过减压阀减压输送到用户终端。在制备线启动时，冷却线利用工质换热形成废冷和废热的利用循环，通过第二换热通道和第一吸冷管套收集冷干机和第一减压阀处废冷，并存于冷工质罐中，需要时输送到第一冷却通道对
第一增压机实现冷却，并收集废热到热工质罐中，用于作为伴热保证第一减压阀正常运行。冷热循环利用降低了氮气的制备能耗，降低制备成本。
[0007]优选的，一种氮气制造系统还包括回收线，所述回收线包括VOCs处理机，所述VOCs处理机通过管道连接有第二增压机，所述第二增压机管道连接有第二储罐，所述第二储罐设置有第二减压阀，所述第二减压阀通过管道与所述冷干机连接。
[0008]通过采用上述技术方案，增设了氮气回收线，对含氮废气进行再利用。利用含氮废气比空气含氮量高的特点，含氮废气产出等量氮气的做功能耗要低于空气，并且回收氮气实现了环境友好型生产。
[0009]优选的,所述第二增压机设置有第二冷却通道，所述第二冷却通道的一端通过管道与所述冷输出管连接，所述第二冷却通道的另一端通过管道与所述热输入管连接；所述第二减压阀和/或所述第二减压阀所连接的输出管道上套设有第二吸冷管套，所述第二吸冷管套内设置有中空管道，所述中空管道的一端与所述冷输入管连接，所述中空管道的另一端与所述热输入管连接。
[0010]通过采用上述技术方案，对回收线产生的废冷和废热进行了收集，并做利用循环，解决了第二增压机运行的冷却问题和第二减压阀运行的伴热问题，减少额外的功耗。
[0011]优选的，所述冷却线还包括冷却塔，所述冷却塔的输入端通过管道与所述热输出管连接，所述冷却塔的输出端通过管道与所述冷输入管连接。
[0012]通过采用上述技术方案，当冷却线冷热循环失衡时，对热工质进行散热转化冷工质，避免氮气制造系统过热失衡。
[0013]优选的，所述冷干机的输入端通过管道连接有第一过滤器，所述冷干机的输出端通过管道连接有第二过滤器。
[0014]通过采用上述技术方案，对气源进行双重的过滤，第一过滤器和第二过滤器的作用都在于过滤油滴和固体杂质，其区别在于第一过滤器具有较大的滤径，对气源进行粗滤，第二过滤器具有较小的滤径，对小粒径的油滴杂质以及冷凝形成的小水滴进行细滤。
[0015]优选的，所述制备线还包括缓冲储罐，所述缓冲储罐连接位置位于所述空压机与所述冷干机之间，和/或所述冷干机与所述制氮机之间，和/或所述制氮机与所述第一增压机之间。
[0016]通过采用上述技术方案，平衡制备线相邻设备的之间的压力和流量，前置设备的压力和流量出现波动，起到缓冲作用，尽量避免对后置设备造成影响，提高制备线的稳定性和可靠性，保证氮气的生产质量和效率。
[0017]优选的，所述冷却线的管道、所述冷工质罐以及所述热工质罐至少一者的外侧设置有保温层。
[0018]通过采用上述技术方案，保证工质的温度稳定，尽量避免与外界交换热量，导致冷热交换失衡。
[0019]优选的，所述第一吸冷管套和所述第二吸冷管套的中空管道呈螺旋线状设置。
[0020]通过采用上述技术方案，增大了第一吸冷管套和第二吸冷管套的换热面积，延长了工质换热的时间，提高废冷回收的效率。
[0021]第二方面，本申请还提供的一种氮气制造方法，包括以下步骤：通过空压机对气源进行压缩集气；
将气源送入到冷干机的第一换热通道中，对其进行冷凝干燥，与此同时，热工质罐将其内部换热用的工质输送到第二换热通道中，对工质进行冷却降温，然后冷却的工质输送至冷工质罐备用；将已冷凝干燥的气源送入至制氮机中，将氮气从气源中分离；将氮气送入至第一增压机中增压并输送至第一储罐中，与此同时，将冷工质罐冷的工质输送至第一增压机的第一冷却管道，工质为第一增压机降温后输送至热工质罐中备用；氮气从第一储罐经第一减压阀减压后，流向用户终端，与此同时，热工质罐其内部换热用的工质被输送至第一吸冷管套中，然后被降温的工质回流至冷工质罐中备用。
[0022]通过上述方案，对气源进行收集过滤杂质后，吸附分离出氮气并作增压储存，生产时减压输送至用户终端，并对期间气体增压的废热、气体减压和冷干机产生的废冷进行收集储存，并将废冷用到设备冷却，将废热作为伴热使设备正常运作，形成冷热循环，减少功耗。
[0023]优选的，在“将气源送入到冷干机的第一换热通道中”这一步骤前还进行以下步骤：将用户终端收集的含氮废气输送至VOCs处理机，将有机挥发物处理；将去除了有机挥发物的含氮废气送入至第二增压机中增压并输送至第二储罐中，与此同时，将冷工质罐冷的工质输送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮气制造系统，其特征在于：包括制备线(1)和冷却线(4)，所述制备线(1)包括空压机(111)，所述空压机(111)通过管道连接有冷干机(114)，所述冷干机(114)内具有相互独立且可进行热交换的第一换热通道(1141)和第二换热通道(1142)，所述第一换热通道(1141)的一端连接所述空压机(111)，所述第一换热通道(1141)的另一端同过管道连接有制氮机(14)，所述制氮机(14)通过管道连接有第一增压机(16)，所述第一增压机(16)通过管道连接有第一储罐(17)，所述第一储罐(17)管道连接有第一减压阀(19)；所述冷却线(4)包括冷工质罐(42)，所述冷工质罐(42)设置有冷输入管和冷输出管；所述冷却线(4)还包括热工质罐(41)，所述热工质罐(41)设置有热输入管和热输出管；所述冷输出管和所述热输出管连接有输出泵(43)，所述冷却线(4)还包括第一吸冷管套(44)，所述第一吸冷管套(44)套设于所述第一减压阀(19)和/或所述第一减压阀(19)连接的输出管道上，所述第一吸冷管套(44)内设置有中空管道，所述中空管道的一端与所述冷输入管连接，所述中空管道的另一端与所述热输入管连接；所述第一增压机(16)内具有可进行热交换的第一冷却通道(161)，所述第一冷却通道(161)的一端与所述冷输出管连接，所述第一冷却通道(161)的另一端与所述热输入管连接；所述第二换热管道的一端与所述冷输入管连接，所述第二换热管道的另一端与所述热输出管连接。2.根据权利要求1所述的一种氮气制造系统，其特征在于：还包括回收线(3)，所述回收线(3)包括VOCs处理机(31)，所述VOCs处理机(31)通过管道连接有第二增压机(33)，所述第二增压机(33)管道连接有第二储罐(34)，所述第二储罐(34)设置有第二减压阀(35)，所述第二减压阀(35)通过管道与所述冷干机(114)连接。3.根据权利要求2所述的一种氮气制造系统，其特征在于：所述第二增压机(33)设置有第二冷却通道(331)，所述第二冷却通道(331)的一端通过管道与所述冷输出管连接，所述第二冷却通道(331)的另一端通过管道与所述热输入管连接；所述第二减压阀(35)和/或所述第二减压阀(35)所连接的输出管道上套设有第二吸冷管套(45)，所述第二吸冷管套(45)内设置有中空管道，所述中空管道的一端与所述冷输入管连接，所述中空管道的另一端与所述热输入管连接。4.根据权利要求3所述的一种氮气制造系统，其特征在于：所述冷却线(4)还包括冷却塔(46)，所述冷却塔(46)的输入端通过管道与所述热输出管连接，所述冷却塔(46)的输出端通过管道与所述冷输入管连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贤剑，梁宏飞，陆壬，
申请(专利权)人：广东立开机电设备工程有限公司，
类型：发明
国别省市：