专利名称：小型液氮制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种氮气制备装置，尤其涉及一种使用方便快捷的小型液氮制备
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背景技术：
[现有的液氮制备一般是将超低温冷冻机的制冷头从制冷贮槽的上端开口插装在制冷剂贮槽内，用空分装置从大气中分离出的氮气被输入到制冷剂贮槽内，输入的氮气在制冷头冷量的作用下液化后制成液氮，即氮气输出后采用深冷处理后制得液氮，整个液氮设备投资大，成本高，因此只适用于液氮的规模生产。中国专利公开了一种简化的液氮制备装置(CN1087825C)，它是将空气分离机从大气中分离，然后将精制的氮气供入安装超低温冷冻机的绝热容器内制备液氮的装置，此装置安装有可检测空气分离机的成 品槽内压的压力传感器和可检测出绝热容器的内部负压的负压压力传感器，二个传感器至少有一个达到设定压力，可测知供给的氮气中所含的杂质气体发生冻结，二者任何一个传感器检出值达到设定值均可使超低温冷冻机停止运转。此装置中的氮气输出后同样是深冷处理后制得液氮，因此同样存在投资大，成本高，只适用于液氮的规模生产等技术问题。
发明内容本实用新型主要是提供了一种液氮制备简单，方便快捷，尤适用科研院所等场合的小型液氮制备装置，解决了现有技术中存在的氮气输出后需深冷处理后才能制取液氮，投资大，成本高，只适用于液氮的规模生产等的技术问题。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种小型液氮制备装置，包括空气压缩机及连接在空气压缩机排气端的变压吸附分离系统，在变压吸附分离系统的排气端连接有氮气储罐，在所述氮气储罐上连通有斯特林制冷机，在斯特林制冷机的出口端上连接有液氮储罐。斯特林制冷机是以氦气或氢气为工质，在封闭系统中应用回热原理实现气体制冷机循环以获得低温和冷量的机械，它是在气体制冷机循环中增加一个回热器，利用回热原理降低膨胀前的工质温度，以提高循环的热效率，在机器内膨胀后的工质中的部分冷量回收于回热器中，在下次循环中再加以利用，并具有效率高、结构紧凑、起动快、操作方便和温度范围宽广等优点，尤适用于制冷量小的场合，其致冷温度可在120Κ以下，能使常温氮气直接液化，因此适用于科研院所等使用的小型空气分离设备上，且液氮制备简单，方便快捷。作为优选，在所述斯特林制冷机与变压吸附分离系统间设有自动控制仪。通过自动控制仪，可在发生故障时自动停车，提高系统安全性。作为优选，所述变压吸附分离系统包括并联设置的左吸附塔和右吸附塔，左吸附塔和右吸附塔的进气端分别通过若干个进气电磁阀与空气压缩机排气端相连，左吸附塔和右吸附塔的排气端分别通过若干个排气电磁阀与氮气储罐相连。变压吸附分离系统结构简单，通过在左、右吸附塔的进、排气端分别设置电磁阀，可使左、右吸附塔轮流工作，保证氮气连续输出。作为优选，在所述空气压缩机与变压吸附分离系统之间的管路上依次串联有高效除油器、冷冻式干燥机、无热再生干燥器、粉尘精滤器及缓冲储气罐，高效除油器连接在空气压缩机上，缓冲储气罐连接在变压吸附分离系统上。通过在空气压缩机与变压吸附分离系统之间的管路上设置除油器、干燥器和精滤器等可有效过滤出空气中的杂质，提高氮气的纯度；缓冲储气罐可确保进入左、右吸附塔的气流保持平稳，提高系统的稳定性。作为优选，在所述变压吸附分离系统与液氮储罐之间的管路上串联有粉尘精滤器。粉尘精滤器可过滤出氮气中的杂质，保证液氮的纯度。
因此，本实用新型的小型液氮制备装置具有下述优点通过在变压吸附分离系统上接入斯特林制冷机，由于斯特林制冷机工作介质为氢气，在略高于大气压条件下，开车后冷凝器温降所产生的负压将送入干燥氢气更快吸入内部，在很短时间内(5-6分钟左右)将氢气直接液化，和分子筛制氮设备连接配套使用，能连续运转制取液氮，并使液氮纯度达99. 2%以上，因此适用于科研院所等使用，液氮制备简单，方便快捷；装有自动控制装置，在发生故障时自动停车，提高系统的安全性。
图1是本实用新型小型液氮制备装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例如图1所示，本实 用新型的一种小型液氮制备装置，包括空气压缩机I在空气压缩机I排气端管道上依次串联着高效除油器6、冷冻式干燥机7、无热再生干燥器8、粉尘精滤器9及缓冲储气罐10，在缓冲储气罐10上连接着变压吸附分离系统，在变压吸附分离系统的排气端上连接有粉尘精滤器11，粉尘精滤器11上连接着氮气储罐3，在氮气储罐3上又连通有斯特林制冷机4，斯特林制冷机4的出口端上连接有液氮储罐5，且在斯特林制冷机4与变压吸附分离系统间电连接有自动控制仪12，变压吸附分离系统包括并联设置的左吸附塔21和右吸附塔22，左吸附塔21和右吸附塔22的进气端分别通过6个进气电磁阀23与缓冲储气罐10相连，左吸附塔21和右吸附塔22的排气端分别通过4个排气电磁阀24与粉尘精滤器11相连。使用时，首先空气经空气压缩机I后压力为彡O. 8Mpa,再经高效除油器6除去大部分油、水、尘埃后进入冷冻式干燥机7，再进入无热再生干燥器8除去压缩空气中的水分，再进入粉尘精滤器9和缓冲储气罐10后进入二个填装吸附剂的变压吸附分离系统，洁净的压缩空气由左吸附塔21或右吸附塔22底端进入，气流经空气扩散器扩散以后，均匀进入吸附塔内部，进行氧氮吸附分离，然后氮气从出口端流出并经粉尘精滤器11进入氮气储罐3，氮气产生过程约I分钟，之后经均压和减压至常压，脱除所吸附的杂质组分(主要为氧气)，完成吸附剂的再生，期间二个吸附塔交替循环操作，连续生产纯度合格的氮气，最后经斯特林制冷机4，使得氮气直接液化为液态氮。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型的构思作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不 会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求1.一种小型液氮制备装置，包括空气压缩机(I)及连接在空气压缩机(I)排气端的变压吸附分离系统，在变压吸附分离系统的排气端连接有氮气储罐(3)，其特征在于在所述氮气储罐(3)上连通有斯特林制冷机(4)，在斯特林制冷机(4)的出口端上连接有液氮储罐(5)。
2.根据权利要求1所述的小型液氮制备装置，其特征在于在所述斯特林制冷机(4)与变压吸附分离系统间设有自动控制仪(12)。
3.根据权利要求1或2所述的小型液氮制备装置，其特征在于所述变压吸附分离系统包括并联设置的左吸附塔(21)和右吸附塔(22)，左吸附塔(21)和右吸附塔(22)的进气端分别通过若干个进气电磁阀(23)与空气压缩机(I)排气端相连，左吸附塔(21)和右吸附塔(22)的排气端分别通过若干个排气电磁阀(24)与氮气储罐(3)相连。
4.根据权利要求1或2所述的小型液氮制备装置，其特征在于在所述空气压缩机(I)与变压吸附分离系统之间的管路上依次串联有高效除油器(6)、冷冻式干燥机(7)、无热再生干燥器(8)、粉尘精滤器(9)及缓冲储气罐(10)，高效除油器(6)连接在空气压缩机(I)上，缓冲储气罐(10)连接在变压吸附分离系统上。
5.根据权利要求1或2所述的小型液氮制备装置，其特征在于在所述变压吸附分离系统与液氮储罐(5)之间的管路上串联有粉尘精滤器(11)。
专利摘要本实用新型公开了一种氮气制备装置，提供了一种液氮制备简单，方便快捷，尤适用科研院所等场合的小型液氮制备装置，解决了现有技术中存在的氮气输出后需深冷处理后才能制取液氮，投资大，成本高，只适用于液氮的规模生产等的技术问题，它包括空气压缩机及连接在空气压缩机排气端的变压吸附分离系统，在变压吸附分离系统的排气端连接有氮气储罐，在所述氮气储罐上连通有斯特林制冷机，在斯特林制冷机的出口端上连接有液氮储罐。
文档编号C01B21/04GK202864921SQ20122054896
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者王永健, 陆君君, 李清, 李祯 申请人:杭州辰睿空分设备制造有限公司