超高纯氮气无损提纯系统技术方案

本实用新型专利技术属于气体纯化技术领域，特别涉及一种超高纯氮气无损提纯系统。包括催化氧化设备、干燥脱碳设备、再生还原设备及再生废气及热量回收设备，其中催化氧化设备用于原料气的催化氧化反应；干燥脱碳设备与催化氧化设备连接，干燥脱碳设备用于对催化氧化后的原料气进行干燥后输出产品气；再生还原设备与催化氧化设备和干燥脱碳设备连接，再生还原设备用于将催化氧化后的原料气进行再生还原，且为干燥脱碳设备提供再生气；再生废气及热量回收设备与干燥脱碳设备连接，再生废气及热量回收设备用于回收再生废气和热量。本实用新型专利技术能有效脱除杂质，实现超高纯气体的规模化生产，在生产过程中对再生废气的重复回收利用，以达到原料及热量的无损。及热量的无损。及热量的无损。

【技术实现步骤摘要】
超高纯氮气无损提纯系统


[0001]本技术属于气体纯化
，特别涉及一种超高纯氮气无损提纯系统。

技术介绍

[0002]现有气体纯化技术原理主要有催化氧化、物理吸附、化学吸附。其中催化氧化需要将气体加热至一定的温度，催化剂才能将杂质气体进行催化氧化；物理吸附大多采用分子筛吸附，能有效去除杂质CO2、H2O，纯化进程在高温下可逆，通过加热通气，分子筛可以再生；化学吸附则利用杂质中气体与吸附塔中的吸附剂进行化学反应，除去杂质。
[0003]现如今，半导体、电子、航空等领域对气体的纯度要求较高，需要大批量的超高纯电子级气体。空分或化学反应制造的气体纯度很难满足生产需求，半导体、电子领域用气多数为经净化后的瓶装气体，对于多元化气体生产厂家，采购多台设备净化气体，一定程度上购买成本较高，且占地面积较大，想实现生产线式净化较难。这就导致净化效率较低，气体净化只适用于小批量特殊气体的净化，对于超高纯气体批量化生产显得尤为艰难。
[0004]气体纯化装置的再生过程中，大部分是采用双塔操作，其中一个塔进行生产，另一塔进行再生，再生时利用生产塔产生的产品气作为再生气，再生废气完成再生还原后放空处理，增加了装置的生产能耗，浪费了大量的产品气。超高纯气体纯化的吸附剂再生还原过程是在高温下进行的，多数采用吸附干燥内增加电加热棒，或在再生气进入吸附干燥反应器前增加预加热器，以保证吸附剂再生还原所需要的高温要求，再生还原后得将吸附干燥反应器的温度吹冷到50℃，在吹冷过程中再生废气带走了大量的热量，形成了能源浪费。基于现阶段超高纯气体生产的以上不足，克服上述缺陷是目前超高纯气体纯化
亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本技术的目的在于提供一种超高纯氮气无损提纯系统，能有效脱除杂质，实现超高纯气体的规模化生产，在生产过程中对再生废气的重复回收利用，以达到原料及热量的无损。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0007]一种超高纯氮气无损提纯系统，包括
[0008]催化氧化设备，用于原料气的催化氧化反应；
[0009]干燥脱碳设备，与催化氧化设备连接，干燥脱碳设备用于对催化氧化后的原料气进行干燥后输出产品气；
[0010]再生还原设备，与催化氧化设备和干燥脱碳设备连接，再生还原设备用于将催化氧化后的原料气进行再生还原，且为干燥脱碳设备提供再生气；
[0011]再生废气及热量回收设备，与干燥脱碳设备连接，再生废气及热量回收设备用于回收再生废气和热量。
[0012]所述催化氧化设备包括依次连接的原料气加热器和催化氧化反应器，其中原料气
加热器与原料气管道和氢气管道连接，催化氧化反应器通过催化剂将原料气中的O2转化为H2O；催化氧化反应器的出料口通过供气管路与所述干燥脱碳设备连接；供气管路通过再生气管道与所述再生还原设备连接。
[0013]所述原料气管道上设有原料气氧气分析仪和原料气入口阀；所述氢气管道上设有氢气入口阀和氢气流量控制器。
[0014]所述干燥脱碳设备包括吸附干燥反应器A和吸附干燥反应器B，吸附干燥反应器A和吸附干燥反应器B的一端口之间并联有第一旁支管路和第二旁支管路，吸附干燥反应器A和吸附干燥反应器B的另一端口之间并联有第三旁支管路和第四旁支管路；
[0015]第一旁支管路上设有原料气入口阀A、原料气入口阀B及位于原料气入口阀A和原料气入口阀B之间的原料气入口，原料气入口与所述供气管路连接；
[0016]第二旁支管路上设有再生废气出口阀A、再生废气出口阀B及位于再生废气出口阀A和再生废气出口阀B之间的再生废气出口，再生废气出口通过再生废气管道与所述再生废气及热量回收设备连接；
[0017]第三旁支管路上设有产品气出口阀A、产品气出口阀B及位于产品气出口阀A和产品气出口阀B之间的产品气出口，产品气出口与产品气管道连接；
[0018]第四旁支管路上设有再生气入口阀A、再生气入口阀B及位于再生气入口阀A和再生气入口阀B之间的再生气入口，再生气入口与所述再生还原设备连接。
[0019]所述再生还原设备包括预吸附干燥反应器和再生气回热器，其中预吸附干燥反应器的进气口与所述再生气管道连接，预吸附干燥反应器的出气口与再生气回热器的进气口连接，再生气回热器的出气口通过管路与所述第四旁支管路上的再生气入口连接。
[0020]所述再生废气及热量回收设备包括依次连接的换热器和气液分离器，其中换热器与所述再生废气管道连接，气液分离器的顶部通过再生废气回收管道与所述供气管路连接。
[0021]所述再生废气回收管道上设有再生废气氢分析仪和再生废气入口阀。
[0022]所述再生气管道和所述再生废气管道之间通过切换阀组连接；切换阀组包括设置于闭环管路上的四个切换阀，相邻两个切换阀之间均设有接口。
[0023]所述产品气管道上设有产品气氧水氢分析仪和产品气出口阀。
[0024]所述再生气管道上设有再生气调节阀和再生气流量计。
[0025]本技术的优点及有益效果是：本技术提供的超高纯氮气无损提纯系统，具有原料氮气及热量无损、投资成本低、净化纯度高、反应器充放压控制技术，吸附剂使用寿命长、自动再生、全自动智能化运行，能够满足超高纯氮气无损提纯的要求。
附图说明
[0026]图1是技术超高纯氮气无损提纯系统的结构示意图。
[0027]图中：1、原料气加热器；2、催化氧化反应器；3、吸附干燥反应器A；4、吸附干燥反应器B；5、预吸附干燥反应器；6、再生气回热器；7、换热器；8、气液分离器；9、原料气氧气分析仪；10、再生气调节阀；11、切换阀组；12、产品气氧水氢分析仪；13、再生废气氢分析仪；14、原料气管道；15、再生气管道；16、再生废气回收管道；17、再生废气管道；18、再生废气及热量回收管道；19、产品气管道；20、原料气入口阀；21、原料气流量计；22、氢气入口阀；23、氢
气流量控制器；24、原料气入口阀A；25、原料气入口阀B；26、产品气出口阀A；27、产品气出口阀B；28、再生废气出口阀A；29、再生废气出口阀B；30、再生气入口阀A；31、再生气入口阀B；32、再生气流量计；33、再生废气入口阀；34、产品气出口阀；35、氢气管道；36、供气管路；A、第一切换阀；B、第二切换阀；C、第三切换阀；D、第四切换阀。
具体实施方式
[0028]为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述。
[0029]本技术提供一种超高纯氮气无损提纯系统，包括催化氧化设备、干燥脱碳设备、再生还原设备及再生废气及热量回收设备，其中催化氧化设备用于原料气的催化氧化反应；干燥脱碳设备与催化氧化设备连接，干燥脱碳设备用于对催化氧化后的原料气进行吸附干燥后输出产品气；再生还原设备与催化氧化设备和干燥脱碳设备连接，再生还原设备用于将催化氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高纯氮气无损提纯系统，其特征在于，包括催化氧化设备，用于原料气的催化氧化反应；干燥脱碳设备，与催化氧化设备连接，干燥脱碳设备用于对催化氧化后的原料气进行干燥后输出产品气；再生还原设备，与催化氧化设备和干燥脱碳设备连接，再生还原设备用于将催化氧化后的原料气进行再生还原，且为干燥脱碳设备提供再生气；再生废气及热量回收设备，与干燥脱碳设备连接，再生废气及热量回收设备用于回收再生废气和热量；所述催化氧化设备包括依次连接的原料气加热器(1)和催化氧化反应器(2)，其中原料气加热器(1)与原料气管道(14)和氢气管道(35)连接，催化氧化反应器(2)通过催化剂将原料气中的O2转化为H2O；催化氧化反应器(2)的出料口通过供气管路(36)与所述干燥脱碳设备连接；供气管路(36)通过再生气管道(15)与所述再生还原设备连接；所述干燥脱碳设备包括吸附干燥反应器A(3)和吸附干燥反应器B(4)，吸附干燥反应器A(3)和吸附干燥反应器B(4)的一端口之间并联有第一旁支管路和第二旁支管路，吸附干燥反应器A(3)和吸附干燥反应器B(4)的另一端口之间并联有第三旁支管路和第四旁支管路；第一旁支管路上设有原料气入口阀A(24)、原料气入口阀B(25)及位于原料气入口阀A(24)和原料气入口阀B(25)之间的原料气入口，原料气入口与所述供气管路(36)连接；第二旁支管路上设有再生废气出口阀A(28)、再生废气出口阀B(29)及位于再生废气出口阀A(28)和再生废气出口阀B(29)之间的再生废气出口，再生废气出口通过再生废气管道(17)与所述再生废气及热量回收设备连接；第三旁支管路上设有产品气出口阀A(26)、产品气出口阀B(27)及位于产品气出口阀A(26)和产品气出口阀B(27)之间的产品气出口，产品气出口与产品气管道(19)连接；第四旁支管路上设有再生气入口阀A(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙仁斌，张天放，崔婧艳，刘冠成，迟玉兰，杜霞茹，
申请(专利权)人：大连凯特利催化工程技术有限公司，
类型：新型
国别省市：