一种氮气纯化方法技术

本发明专利技术公开了一种氮气纯化方法，该方法中混有氧气杂质的氮气、氢气通过管道输入除氧器中，在除氧器中氮气中的氧气可与氢气燃烧反应生成水，混有水蒸气的氮气经多级冷却器的冷却除水、冷干机的冷冻干燥、汽水分离器的脱水、多级干燥器的干燥除水后，氮气的露点温度可降至－８０度左右，此时氮气中几乎无水，最后，氮气再经过滤器去除粉尘、颗粒物等杂质后，可得到纯度为９９．９９９％的氮气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
由压縮空气经变压吸附制得的氮气中通常混有氧气杂质，氮气纯度一般为 97% _99.5%，为获得高纯度99. 999%以上的氮气，通常要加氢纯化，即在钯触媒的作用下 两份氢气和一份氧气燃烧，反应生成水，然后除去氮气中的反应产物水，即可获得高纯氮 气。在现有的纯化工艺方法中，如图l所示，混有氧气杂质的氮气和氢气通过输入管道进入 预混罐6'中，在预混罐6'内氮气中的氧气和氢气充分混合，氢气的加入量是手动调节阀门 控制的，在氮气的输入管道上有流量计、压力表、氧含量分析仪，根据流量参数、压力参数、 纯度参数，可手工计算出氮气中氧气的含量，由此得到需要的加氢量。混有氧气杂质的氮气 和氢气充分混合得到的混合气接着进入除氧器l'，在除氧器1内，氢气和氧气燃烧反应生 成水，通过燃烧去除掉氮气中的氧气杂质，但是在氮气中存在反应产物水，含水的氮气进入 冷却器2'，因为氢氧反应是放热的，则氮气的温度较高，冷却器2'冷却氮气至常温，并可以 将氮气中的一部分水冷却成液态，脱除下来，接着氮气送入冷干机3'中，冷干机3'对氮气 冷冻干燥，进一步脱水，降低氮气中的含水量，然后氮气又被送入干燥器4'中，干燥器4'中 采用吸附剂分子筛吸水，进一步降低氮气中的含水量，经过干燥器4'后氮气中的含水量或 者说露点温度为-20度左右，最后氮气再经过滤器5'过滤掉粉尘、颗粒杂质，即得到纯化后 的氮气，用上述现有方法制得的氮气因冷却干燥脱水不充分，其含水量仍较高，无法得到高 纯氮气。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种冷却干燥脱水充分的氮气纯化方法。 为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是，该方法包括以下 步骤 (1)混有氧气杂质的氮气、氢气通过管道输入除氧器中，所述除氧器有多个，所述 多个除氧器依次相顺序串接； (2)氮气经多级除氧后，输入冷却器中，所述冷却器有多个，所述多个冷却器依次 相顺序串接； (3)氮气经多级除水后，输入冷干机中，对氮气冷冻脱水； (4)然后氮气进入汽水分离器中，进一步脱水； (5)接着氮气进入干燥器中，所述干燥器有多个，分成两组，所述两组干燥器交替 循环工作，每组内有多个干燥器，该多个干燥器依次相顺序串接； (6)氮气经干燥后，过滤，去除杂质，即得到纯化后的氮气。 在上述步骤(1)中，氮气输入的管道上设有流量计、压力传感器、氧含量分析仪， 氢气输入的管道上设有质量流量控制器，所述质量流量控制器上连接主控制器，所述流量计、所述压力传感器、所述氧含量分析仪均与所述主控制器相通信，流量计送出的流量信号、压力传感器送出的压力信号、氧含量分析仪送出的纯度信号传输至主控制器，该主控制器发出控制信号至所述质量流量控制器，控制所述质量流量控制器上阀门的开度。由于本专利技术采用了以上的技术方案，其优点如下在除氧器中氮气中的氧气可与氢气燃烧反应生成水，混有水蒸气的氮气经多级冷却器的冷却除水、冷干机的冷冻干燥、汽水分离器的脱水、多级干燥器的干燥除水后，氮气的露点温度可降至-80度左右，此时氮气中几乎无水，最后，氮气再经过滤器去除粉尘、颗粒物等杂质后，可得到纯度为99. 999 %的氮气。附图说明 附图1为现有技术的氮气纯化方法的流程图； 附图2为本专利技术的流程图。具体实施例方式下面结合附图来进一步阐述本专利技术。 —种氮气纯化方法，该方法包括以下步骤(l)混有氧气杂质的氮气、氢气通过管 道输入除氧器1中，除氧器有多个，多个除氧器1依次相顺序串接；(2)氮气经多级除氧后， 输入冷却器2中，冷却器有多个，多个冷却器2依次相顺序串接；(3)氮气经多级除水后，输 入冷干机3中，对氮气冷冻脱水；(4)然后氮气进入汽水分离器4中，进一步脱水；(5)接着 氮气进入干燥器5中，干燥器有多个，分成两组，两组干燥器5交替循环工作，每组内有多个 干燥器，该多个干燥器5依次相顺序串接；(6)氮气经干燥后，过滤，去除杂质，即得到纯化 后的氮气。 在图2中，混有氧气杂质的氮气、氢气通过各自的管道输入除氧器1中，除氧器有 两个，该两个除氧器1相串接，用于两级除氧，在除氧器1内，氢气和氧气燃烧生成水，设计 两级除氧器l，可以让氢气和氧气在触媒的作用下充分燃烧反应，由于该燃烧反应会产生大 量的热，因此混有水蒸气的氮气温度很高，除氧器的下游连着冷却器2，冷却器有两个，相串 接，用于两级冷却脱水，冷却器上通过工业循环水冷却，可对氮气降温，氮气的露点温度一 般可降温至30度，部分水蒸气冷凝下来成为液态水排出，冷却器的下游连有冷干机3，冷干 机是根据冷冻除湿原理，将氮气强制通过蒸发器进行热交换而降温，使氮气中气态的水经 过等压冷却，凝结成液态的水，通过自动排水器排出系统外。经过冷干机3对氮气的冷冻干 燥，氮气的露点温度可下降至-17度左右，冷干机3的下游连有汽水分离器4，汽水分离器4 中设有不锈钢丝网，氮气经过不锈钢丝网，部分水会冷凝在不锈钢丝网上，实现对氮气的进 一步脱水，此时氮气的露点温度一般为-60度。汽水分离器4的下游连有干燥器5，干燥器 5 —共有四个，分成两组，每组两个，图2中两个干燥器为吸干机塔和干燥器，吸干机塔中填 充有吸附剂三氧化二铝，干燥器中填充有吸附剂分子筛，氮气从汽水分离器4中输出送入 吸干机塔和干燥器中，吸附剂进一步吸收氮气中的水份，从干燥器中输出氮气的露点温度 一般为-80度，实现对氮气的深度脱水，此时氮气中的水已经基本脱除，最后氮气再经过滤 器6过滤，在前序的步骤中，氮气在经过管道、吸附剂的表面时，可能会混入杂质、粉尘、颗 粒物等，因此需要过滤，过滤器6脱除氮气中的杂质，提高氮气的洁净度，此时可得到清洁的氮气，氮气的纯度可达到99. 999% 。在上述的干燥器5中，两组干燥器， 一组工作时，另一 组再生，再生时只要在干燥器5中通入干燥的氮气，可使吸附剂中的水份脱离，吸附剂可重 新使用，吸附水份。 在上述步骤(1)中，氮气输入的管道上设有流量计7、压力传感器8、氧含量分析仪 9，氢气输入的管道上设有质量流量控制器IO，质量流量控制器10上连接主控制器，流量计 7、压力传感器8、氧含量分析仪9均与主控制器相通信，流量计7送出的流量信号、压力传 感器8送出的压力信号、氧含量分析仪9送出的纯度信号传输至主控制器，该主控制器发出 控制信号至质量流量控制器IO，控制质量流量控制器10上阀门的开度，即精确控制氢气的 输入量，实现氢氧的精确配比，保证氢气和氧气充分燃烧。如果氮气中的氧气含量发生了波 动，则相应的，流量计7送出的流量信号、压力传感器8送出的压力信号、氧含量分析仪9送 出的纯度信号会发生瞬时变化，主控制器会根据变化的信号及时发出相应的控制信号给质 量流量控制器IO，质量流量控制器10调节阀门的开度，及时调整氢气的输入量，以保证氢 氧的配比。氮气中的氧气含量变化可自动反馈导致配氢量的变化，防止氢氧反应时配比的 不协调造成氮气中混入过量的氧气或者氢气，降低氮气的纯度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮气纯化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：（１）混有氧气杂质的氮气、氢气通过管道输入除氧器中，所述除氧器有多个，所述多个除氧器依次相顺序串接；（２）氮气经多级除氧后，输入冷却器中，所述冷却器有多个，所述多个冷却器依次相顺序串接；（３）氮气经多级除水后，输入冷干机中，对氮气冷冻脱水；（４）然后氮气进入汽水分离器中，进一步脱水；（５）接着氮气进入干燥器中，所述干燥器有多个，分成两组，所述两组干燥器交替循环工作，每组内有多个干燥器，该多个干燥器依次相顺序串接；（６）氮气经干燥后，过滤，去除杂质，即得到纯化后的氮气。

【技术特征摘要】
一种氮气纯化方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)混有氧气杂质的氮气、氢气通过管道输入除氧器中，所述除氧器有多个，所述多个除氧器依次相顺序串接；(2)氮气经多级除氧后，输入冷却器中，所述冷却器有多个，所述多个冷却器依次相顺序串接；(3)氮气经多级除水后，输入冷干机中，对氮气冷冻脱水；(4)然后氮气进入汽水分离器中，进一步脱水；(5)接着氮气进入干燥器中，所述干燥器有多个，分成两组，所述两组干燥器交替循环工作，每组内有多个干燥器，该多个干燥器依次相顺序串接；(6)氮气经干燥后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文波，颜庭勇，尹泉生，
申请(专利权)人：张文波，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]