一种节能型氮气除氧碳载纯化系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，包括依次通过连接管道连接的氮气加热器、反应器和换热器，还包括热量回收器，所述热量回收器为间壁式换热器，所述间壁式换热器包括冷介质流道和热介质流道，所述冷介质流道的出口端与氮气加热器的入口端通过管道连接，反应器与换热器通过所述热介质流道相连。本实用新型结构简单，有利于降低氮气加热器的功率输出，利于节能和企业的生产成本控制、有利于减小高纯氮气降温冷却系统的负荷和规格。
【专利说明】一种节能型氮气除氧碳载纯化系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及低纯氮气通过碳载纯化工艺制备高纯氮气的设备，特别是涉及一种节能型氮气除氧碳载纯化系统。
【背景技术】
[0002]通常的氮气除氧碳载纯化工艺是直接利用加热器将原料气温度升至反应所需温度，而反应后的温度又是直接通过降温换热器与冷却液进行交换后降至所需温度。这样的缺陷是:降温换热器前端高温的高纯度氮气直接通过后端降温换热器降至需要温度，热量由冷却液介质直接带走而未对氮气除氧碳载纯化工艺有任何的利用，这样不利于氮气除氧碳载纯化工艺预热的回收，造成了热量的浪费，现有技术中的氮气除氧碳载纯化工艺，在气流量较大时，不仅要求低纯度氮气加热器有较大的功率输出，同时也要求降温换热器具有较大的换热面积和冷却液流量，不利于氮气除氧碳载纯化工艺用户的投资成本和运行成本。
实用新型内容
[0003]为解决上述现有技术中的氮气除氧碳载纯化工艺，在气流量较大时，不仅要求低纯度氮气加热器有较大的功率输出，同时也要求降温换热器具有较大的换热面积和冷却液流量，不利于氮气除氧碳载纯化工艺用户的投资成本和运行成本的问题，本实用新型提供了一种节能型氮气除氧碳载纯化系统。
[0004]针对上述问题，本实用新型通过以下技术方案来解决问题:一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，包括依次通过连接管道连接的氮气加热器、反应器和换热器，还包括热量回收器，所述热量回收器为间壁式换热器，所述间壁式换热器包括冷介质流道和热介质流道，所述冷介质流道的出口端与氮气加热器的入口端通过管道连接，反应器与换热器通过所述热介质流道相连。
[0005]设置的氮气加热器位于反应器的前端，原料气即低纯氮气在经过氮气加热器的过程中受热温度升高，以便于进入到反应器时低纯氮气达到发生除氧碳载纯化的最佳反应温度；设置的换热器用于由反应器出口端排出的高纯氮气的降温，使之的温度适用于生产运用。
[0006]本实用新型中，设置在氮气除氧碳载纯化系统中的热量回收器用于高纯氮气热量的回收利用:由反应器排出的高温高纯氮气在进入换热器之前进入到热量回收器中，高纯氮气的流道为热量回收器的热介质流道，低纯氮气的流道为冷介质流道，这样，热介质与冷介质发生热交换，即使得低纯氮气在进入到反应器之前，便由热量回收器利用高纯氮气的余热首次加热，这样，有利于减小对低纯氮气加热的反应器的功率输出要求、进入到换热器中的高纯氮气也具有较低温度，有利于减小对换热器的换热面积和冷却液流量的要求。
[0007]更进一步的技术方案为:
[0008]为减小本系统在开车阶段整个系统的负荷，还包括进口端和入口端分别与反应器的出口和换热器的入口相连的隔断阀。设置的隔断阀优选闸阀，由于开车前期氮气加热器在短时间内不可能达到所需的温度，即开车过程中热量回收器发挥作用不大，此阶段可通过打开隔断阀的方法减小本系统的流道阻力，有利于降低本实用新型在工作过程中的功耗。
[0009]为减小本实用新型的故障率，延长本实用新型的使用寿命，所述氮气加热器与反应器、反应器与热量回收器、反应器与换热器的连接管路上均设置有膨胀节。设置的膨胀节用于通过形变抵消本实用新型不同工作状态下由热应力产生的设备之间的拉力或压力。
[0010]为便于氮气加热器工作输出的监控和输出功率的调整，所述氮气加热器后端还设置有温度指示装置。
[0011]进一步的，为便于所述温度指示装置的远程传输，还包括与温度指示装置连接的温度变送器。
[0012]为保证本实用新型高纯氮气的质量，所述间壁式换热器为管壳式换热器。采用管壳式换热器的间壁式换热器类型，理由在于此种类型的换热器具有良好的高温密封性能，有利于防止冷流体流道和热流体流道之间密封失效影响本实用新型的产品品质。
[0013]本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0014]1.本实用新型结构简单，通过在氮气除氧碳载纯化系统中设置热量回收器，降低了氮气加热器的负荷，有利于降低氮气加热器的功率输出，利于节能和企业的生产成本控制。
[0015]2.因高纯氮气在进入到反应器后端换热器之前进行了热量回收，在后续的换热器降温中，对冷却液的流量和换热器的换热面积的需求也减小，有利于减小高纯氮气降温冷却系统的负荷和的规格。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型所述一种节能型氮气除氧碳载纯化系统的一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0017]图示标记对应的名称为:1、热量回收器，2、氮气加热器，21、温度指示装置，22、温度变送器，3、反应器，4、换热器，5、隔断阀，6、膨胀节。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明:
[0019]实施例1:
[0020]如图1，本实用新型提供的一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，包括依次通过连接管道连接的氮气加热器2、反应器3和换热器4，其特征在于，还包括热量回收器I，所述热量回收器I为间壁式换热器，所述间壁式换热器包括冷介质流道和热介质流道，所述冷介质流道的出口端与氮气加热器2的入口端通过管道连接，反应器3与换热器4通过所述热介质流道相连。
[0021 ] 设置的氮气加热器2位于反应器3的前端，原料气即低纯氮气在经过氮气加热器2的过程中受热温度升高，以便于进入到反应器3时低纯氮气达到发生除氧碳载纯化的最佳反应温度；设置的换热器4用于由反应器3出口端排出的高纯氮气的降温，使之的温度适用于生产运用。
[0022]本实用新型中，设置在氮气除氧碳载纯化系统中的热量回收器I用于高纯氮气热量的回收利用:由反应器3排出的高温高纯氮气在进入换热器4之前进入到热量回收器I中，高纯氮气的流道为热量回收器I的热介质流道，低纯氮气的流道为冷介质流道，这样，热介质与冷介质发生热交换，即使得低纯氮气在进入到反应器3之前，便由热量回收器利I用高纯氮气的余热首次加热，这样，有利于减小对低纯氮气加热的反应器3的功率输出要求、进入到换热器4中的高纯氮气也具有较低温度，有利于减小对换热器4的换热面积和冷却液流量的要求。
[0023]实施例2:
[0024]本实施例在实施例1的基础上做进一步限定:如图1，为减小本系统在开车阶段整个系统的负荷，还包括进口端和入口端分别与反应器3的出口和换热器4的入口相连的隔断阀3。设置的隔断阀3优选闸阀，由于开车前期氮气加热器2在短时间内不可能达到所需的温度，即开车过程中热量回收器I发挥作用不大，此阶段可通过打开隔断阀5的方法减小本系统的流道阻力，有利于降低本实用新型在工作过程中的功耗。
[0025]实施例3:
[0026]本实施例在实施例1的基础上做进一步限定:如图1，为减小本实用新型的故障率，延长本实用新型的使用寿命，所述氮气加热器2与反应器3、反应器3与热量回收器1、反应器3与换热器4的连接管路上均设置有膨胀节6。设置的膨胀节6用于通过形变抵消本实用新型不同工作状态下由热应力产生的设备之间的拉力或压力。
[0027]实施例4:
[0028]本实施例在以上实施例的基础上做进一步限定:如图1，为便于氮气加热器2工作输出的监控和输出功率的调整，所述氮气加热器2后端还设置有温度指示装置21。
[0029]进一步的，为便于所述温度指示装置21的远程传输，还包括与温度指示装置21连接的温度变送器22。
[0030]为保证本实用新型高纯氮气的质量，所述间壁式换热器为管壳式换热器。采用管壳式换热器的间壁式换热器类型，理由在于此种类型的换热器具有良好的高温密封性能，有利于防止冷流体流道和热流体流道之间密封失效影响本实用新型的产品品质。
[0031]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的【具体实施方式】只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
【权利要求】
1.一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，包括依次通过连接管道连接的氮气加热器(2)、反应器(3)和换热器(4)，其特征在于，还包括热量回收器(1)，所述热量回收器(I)为间壁式换热器，所述间壁式换热器包括冷介质流道和热介质流道，所述冷介质流道的出口端与氮气加热器(2)的入口端通过管道连接，反应器(3)与换热器(4)通过所述热介质流道相连。
2.如权利要求1所述的一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，其特征在于，还包括进口端和入口端分别与反应器(3)的出口和换热器(4)的入口相连的隔断阀(5)。
3.如权利要求1所述的一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，其特征在于，所述氮气加热器(2)与反应器(3)、反应器(3)与热量回收器(I)、反应器与换热器(4)的连接管路上均设置有膨胀节(6)。
4.如权利要求1所述的一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，其特征在于，所述氮气加热器(2 )后端还设置有温度指示装置(21)。
5.如权利要求4所述的一种节能型氮气除氧碳载纯化系统，其特征在于，还包括与温度指示装置(21)连接的温度变送器(22 )。
6.如权利要求1至5中任意一个所述的一种节能型氮气除氧碳载纯化系统,其特征在于，所述间壁式换热器为管壳式换热器。
【文档编号】C01B21/04GK203833613SQ201420281651
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】沈强, 孟翰武, 刘阶 申请人:西梅卡亚洲气体系统成都有限公司