一种基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统及方法

1.本发明涉及气体制备技术领域，具体而言，涉及一种基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统及方法。


背景技术：

2.高温高压气体广泛应用于化工、冶金、材料检测等领域，有效保证了工艺过程的正常执行。例如，在炼铁过程中，其为高炉进行预热鼓风，以降低高炉焦比和提高产量；在炼钢过程中，其为转炉和电炉供氧，对熔池的供氧和搅拌起着重要的作用；在材料检测领域，其可以形成高温高速的射流，模拟某些特殊环境并对该环境下使用的材料进行检测。另外对于一些特殊的实验，例如激波实验，通常使用高温高压的氮气作为实验气体。故高温高压气体的制备是工业生产和科研实验中至关重要的一环。
3.工业中制备高温高压气体比较常用的方式有两种：一是使用热风炉，在燃烧室中燃烧燃料，并经高净化处理成热风，以满足特定领域的需求；二是采用气体压缩机和加热装置，将气体压缩至高压状态，通过加热装置对增压后的气体进行补热，以生产温度和压力满足条件的高温高压气体。
4.但是，上述相关技术中存在以下缺陷：一是热风炉生产出的高温高压气体的压力(0.1～1mpa)非常有限，很难满足各个领域的需求；二是当利用气体压缩机和加热装置生产的高温高压气体量较大时，则需要较长的压缩以及加热时间(按小时计算)，对于某些对时间要求很高的技术领域(如大型的激波实验)来说，这样的时间成本无疑是很难接受的。此外，制备大量高压气体需要配备非常庞大的压缩机系统，占地空间大幅提升的同时也显著提高了高温高压气体的制备成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，为了降低高温高压气体的制备成本，本发明提供一种基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统及生产方法。
6.第一方面，本技术提供的一种基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统，采用如下技术方案：
7.一种基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统，其包括液氮罐、液氮泵加热床、收集罐和气液混合装置；
8.所述液氮罐用于存储液氮；所述液氮泵中存储的液氮通过液氮泵增压后，一路输送至所述加热床中进行加热并将加热后生成的高温氮气输入所述气液混合装置中，另一路直接输送至所述气液混合装置中并与所述高温氮气混合以调节出口气体温度；所述气液混合装置的出口气体通过调压后存储于所述收集罐中。
9.通过采用上述技术方案，在高温高压气体的制备过程中，通过液氮罐输出液氮，通过液氮泵对液氮进行快速增压，液氮通过管道流入加热床内进行加热，在此过程中，液氮气化升温，通过加热床的加热之后，液氮即可变为高温高压的氮气，随后通过气液混合装置将
高温高压氮气与液氮进行混合，从而对高温高压氮气进行降温，起到了保护管道以及阀门的作用，通过压力调节阀调节高温高压氮气的压力，待高温高压氮气的温度和压力稳定在预设范围内后，由收集罐收集气体，进而完成高温高压气体的制备，在此过程中，一方面，由于是使用液氮作为液体气源，相较于气体压缩机对气体的增压时间，液氮泵对液氮的增压时间非常短，从而有效地缩短了气体增压的时间。另外，对于气体量需求非常大的场合，由于不需要对气体直接增压并且液氮气化可以产生大量的氮气，故仅需要一台液氮泵即可完成增压工作，相比于成套的大型气体压缩机系统，大大减少了空间成本和经济成本。通过加热床对液氮气化升温，由于加热床内填充有球形金属卵石，换热效率很高，能够使得氮气在短时间内达到要求的温度。整套系统有效地降低了高温高压气体的制备成本。
10.可选的，所述液氮泵设置于一端连接所述液氮罐的输液管上，输液管的另一端连接两条分流管，第一分流管连接所述加热床的入口，第二分流管连接所述气液混合装置的液体入口，且第一分流管和第二分流管上均设置有用于启闭并调节流量的阀门；所述加热床的出口连接所述气液混合装置的气体入口；所述气液混合装置的气体出口通过带有第一压力调节阀的管路连接所述收集罐。
11.通过采用上述技术方案，在高温高压氮气的制备过程中，打开液氮泵，将液氮罐内的液氮通过输液管输出，进而通过第一分流管以及第二分流管对输液管内的液氮进行分流，将液氮分别输入加热床以及混合床中，通过分别控制第一分流管以及第二分流管的液氮流量，以达到控制混合床出口氮气的温度保持在预设范围内的目的。
12.可选的，所述气液混合装置包括混合床，所述混合床上连通有进液管、进气管和出气管，所述混合床通过所述进液管与第二分流管连通，所述混合床通过所述进气管与加热床的出口连通，所述混合床通过所述出气管与收集罐连通，且所述第一压力调节阀设置于所述出气管上。
13.通过采用上述技术方案，由于加热床和混合床直接相连，在加热床预热时，混合床内的氮气温度较高，若直接排出，高温氮气会对管道阀门造成损伤，此时使用液氮泵通过进液管朝向混合床内通入一定量的液氮，位于加热床内的高温高压氮气进入混合床内，高温高压氮气与液氮混合之后，氮气温度下降，此时再通过出气管将温度较低的氮气排出，即可对管道阀门起到良好的保护效果。
14.可选的，所述液氮罐上连通有输送管，所述液氮罐通过所述输送管与加热床直接连通用于绕过所述第一分流管将液氮直接输入加热床中，所述输送管上设置有用于启闭输送管并调节流量的阀门。
15.通过采用上述技术方案，在高温高压气体的制备的过程中，首先打开输送管，液氮罐内的液氮通过输送管流入加热床内，此时加热床内处于常温常压的状态，进入加热床内的液氮自然气化并充满整个加热床，从而在加热床内部形成具有一定温度和压力的氮气环境，此时再通过加热床对氮气进行加热，从而在加热床中形成满足要求的高温高压氮气环境。
16.可选的，所述出气管上还连通有用于排放不合格氮气的排气管，所述排气管末端与大气连通，所述排气管上设置有用于启闭排气管的阀门。
17.通过采用上述技术方案，在高温高压氮气的制备前期，通过加热床以及混合床的氮气温度和压力并没有稳定在预设范围内，而是在预设范围附近波动，此时打开排气管，将
不符合预设标准的氮气通过排气管排出，待制备的氮气温度以及压力稳定在预设范围内之后，即可关闭排气管，通过收集罐对高温高压氮气进行收集，从而有效保证了收集到的高温高压氮气的质量。
18.可选的，所述加热床设置为卵石加热床，所述卵石加热床中内置有若干用于对卵石进行加热的电加热管，还设置有分别用于检测内部温度和压力的第一温度传感器和第一压力传感器。
19.通过采用上述技术方案，通过电加热管对卵石加热床进行加热，具备高温环境和高换热效率的卵石加热床能够使液氮在短时间内迅速气化加热，有效缩短了加热氮气所需的时间，提高了高温高压氮气的制备效率。
20.通过采用上述技术方案，通过第一温度传感器以及第一压力传感器对卵石加热床内部氮气的温度以及压力进行检测，方便工作人员了解到卵石加热床的内部工况，避免因卵石加热床内部超温或超压带来的安全问题，从而保证了高温高压氮气制备过程的安全。
21.可选的，所述出气管上设置有用于检测出气管内气体温度的第二温度传感器和用于检测出气管内气体压力的第二压力传感器，所述第二温度传感器和第二压力传感器均位于气液混合装置出气端与排气管进气端之间，且第二温度传感器用于反馈调节进入气液混合装置的气液比例以改变混合后气体温度，第二压力传感器用于反馈控制进入收集罐的气体压力。
22.通过采用上述技术方案，通过第二温度传感器以及第二压力传感器对出气管排出的氮气的温度和压力进行检测，确保通过出气管进行收集的氮气的温度和压力稳定在预设范围内，进而保证高温高压氮气的制备质量。
23.可选的，所述液氮泵的输出端还通过一条回流管连接至所述液氮罐，回流管上设有用于启闭回流管并调节流量的阀门。
24.通过采用上述技术方案，当输液管中输入的液氮流量超出需求时，可以通过启用回流管将多余的液氮回流至液氮罐中，防止出现浪费。
25.可选的，所述液氮泵与液氮罐之间的管路上安装有第一低温安全阀，所述液氮泵输出端下游的输液管上安装有第二低温安全阀，所述第一分流管上安装有第三低温安全阀。
26.通过采用上述技术方案，当管路内压力过大时，可通过安全阀释放压力，避免产生安全事故。
27.可选的，上述输液管上连通有回流管，上述回流管远离输液管的一端用于与液氮罐连通，上述回流管上设置有用于启闭的阀门。
28.通过采用上述技术方案，当输液管内的液氮流量过大的时候，打开回流管，将输液管内的液氮回流一部分进入液氮罐，避免了液氮的浪费。
29.另一方面，本技术还提供了一种基于液氮增压的高温高压气体的生产方法，采用如下技术方案：
30.一种基于液氮增压的高温高压气体生产方法，采用上述生产系统生产，包含以下步骤；
31.s1、关闭输液管并打开直连加热床的输送管，将液氮罐内的液氮通过输送管直接注入加热床中，使加热床内形成氮气环境；
32.s2、关闭输送管，启动电加热管对加热床内的液氮进行加热，完成加热床的预热；
33.s3、打开输液管，利用液氮罐内的液氮对液氮泵以及加热床的上游管道和气液混合装置的上游管道进行预冷，随后打开第二分流管和排气管，将加热床内加热后的气体在气液混合装置内与第二分流管输入的液氮混合冷却后通过排气管排出；
34.s4、打开第一分流管，液氮经过液氮泵增压后分为两路分别通过第一分流管和第二分流管进入加热床以及气液混合装置，并在气液混合装置中进行气液混合，通过调节第二分流管的液氮流量，从而调整通过排气管排出的氮气的温度以及压力至预设范围；
35.s5、当排气管排出的氮气的温度和压力稳定在预设范围之内后，关闭排气管同时打开出气管，使温度和压力满足预设范围的高温高压气体被收集在收集罐中，从而实现高温高压氮气的制备。
36.通过采用上述技术方案，在制备的过程中，首先通过输送管输入一部分液氮进入卵石加热床内，使加热床内部形成具有一定温度和压力的氮气环境，随后通过电加热管对卵石加热床内部进行加热，随后通过液氮泵将液氮罐输出的液氮泵出，分流至卵石加热床与混合床中，随后通入混合床内与卵石加热床内部的高温气体进行混合冷却，待氮气的温度和压力稳定在预设范围内之后，即可通过出气管将高温高压氮气排出，从而完成高温高压氮气的制备。
37.综上所述，相对于现有技术而言，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
38.1.本发明通过液氮泵对液氮进行短时间内的快速增压，使得后续流程制备的高压氮气快速满足预设的压力要求，大大缩减了氮气增压工作的时间成本；
39.2.本发明通过使用液氮泵对液氮进行增压，在气体需求量较大的情况下，由于液氮气化会生成大量的氮气，故相比于气体压缩机系统对气体的增压，单台液氮泵即可代替多台成套的气体压缩机系统完成增压工作，大大降低了空间成本和经济成本；
40.3.本发明通过卵石加热床对液氮进行气化加热，由于卵石加热床的换热效率很高，故提高了对氮气的加热速率，节省了高温氮气的制备时间。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他相关的附图。
42.图1是基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统基本结构示意图。
43.图2是较佳实施例中基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统整体结构示意图。
44.图标：1、液氮罐；11、液氮泵；111、第一低温安全阀；12、液氮罐阀门；2、卵石加热床；21、电加热管；22、第一温度传感器；23、第一压力传感器；3、收集罐；4、气液混合装置；41、进液管；42、进气管；43、出气管；431、第二温度传感器；432、第二压力传感器；44、混合床流量调节阀；45、第一压力调节阀；5、排气管；51、第二压力调节阀；6、输液管；61、第一分流管；611、第一流量计；612、第三低温安全阀；613、第一分流管流量调节阀；62、第二分流管；63、回流管；631、第三流量计；64、第二低温安全阀；7、输送管；71、第二流量计；72、输送管流
量调节阀；8、高温安全阀。
具体实施方式
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
46.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
48.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
49.在本发明实施例的描述中，“多个”或
““
多根”等量词代表至少2个或2根。
50.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.以下结合附图1对本技术作进一步详细说明。
52.一方面，本技术公开了一种基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统。
53.参照图1，展示了该基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统(以下简称生产系统)的基本结构，其包括液氮罐1、液氮泵11加热床2、收集罐3和气液混合装置4。其中，液氮罐1用于存储液氮。而液氮泵11中存储的液氮通过液氮泵11增压后，一路输送至所述加热床2中进行加热并将加热后生成的高温氮气输入气液混合装置4中，另一路直接输送至气液混合装置4中并与高温氮气混合以调节出口气体温度。最终，气液混合装置4的出口气体通过调压后存储于收集罐3中。
54.在上述生产系统的基本结构中，具体的管路连接可根据实际需要调整，且管路上应当设置必要的阀门和传感器，以便于实现工业控制。
55.继续参照图1所示，作为本技术的一个较佳实施例，前述液氮泵11设置于输液管6上，而输液管6一端连接前述液氮罐1，输液管6的另一端连接两条分流管即第一分流管61和第二分流管62，第一分流管61连接前述加热床2的入口，第二分流管62连接前述气液混合装置4的液体入口，且第一分流管61和第二分流管62上均设置有用于启闭并调节流量的阀门，
通过阀门的控制可以改变进入气液混合装置4的高温氮气和液氮的比例，从而改变出口气体的温度和压力。前述加热床2的出口连接前述气液混合装置4的气体入口。前述气液混合装置4的气体出口通过带有第一压力调节阀45的管路连接前述收集罐3。
56.在图1所示的生产系统使用过程中，可通过液氮罐1输出液氮，通过液氮泵11对液氮进行快速增压，液氮泵对液氮的增压时间相对于传统做法中气体压缩机的增压所需时间大大缩短。增压后的液氮通过管道流入加热床2内进行加热，液氮通过加热床的加热后升温气化，随后进入气液混合装置中与液氮混合，从而对高温高压氮气进行降温，一方面将出口气体的温度和压力调节至预设范围，另一方面也起到了保护下游管道以及阀门的作用，最终温度和压力满足预设范围的高温高压气体即可由收集罐3收集，完成高温高压气体的快速制备。
57.需要特别说明的是，本发明中的“高温高压”并非限定其温度和压力的具体数值，仅仅是为了区分其与常温常压的区别，具体的温度和压力需要根据下游应用中对于气体的温度和压力需求而定，对此不做限制。同理，本发明中的“气体快速生产”并非限定其速度的具体数值，而是表明本发明制取高温高压气体的速度相对于传统的压缩机对气体进行压缩的速度明显较快，但具体的生产速度需要根据实际的流程确定，对此不做限制。
58.上述生产系统中的气液混合装置4结构形式可以根据实际需要调整，以能够满足高温高压氮气与液氮的充分混合为准。作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，气液混合装置4包括混合床，混合床上连通有进液管41、进气管42和出气管43，进液管41一端与混合床连通而远离混合床的一端用于与液氮罐1连通，进气管42一端与混合床连通而远离混合床的一端与加热床连通，出气管43一端与混合床连通而远离混合床的一端与收集罐3连通。另外，进液管41上安装有用于启闭进液管41并调节进入混合床中液氮流量的混合床流量调节阀44；出气管43上安装有用于启闭出气管43并调节氮气压力的第一压力调节阀45。
59.上述生产系统中的加热床2的具体形式可根据实际需要调整，以能够满足将液氮快速加热形成高温氮气为准。作为本技术的一个较佳实施例，参照图2，加热床2设置为卵石加热床，卵石加热床上设置有多根电加热管21，多根电加热管21用于对卵石加热床内的卵石以及氮气进行加热。通过卵石加热床对氮气进行加热，高换热效率的卵石加热床能够有效地提高氮气的加热速率，从而缩短氮气加热所需的时间。
60.作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，卵石加热床2上设置有用于检测卵石加热床2内部氮气温度的第一温度传感器22以及用于检测卵石加热床2内部氮气压力的第一压力传感器23。通过第一温度传感器22以及第一压力传感器23对卵石加热床2内部的温度以及压力进行检测，方便工作人员了解到卵石加热床2的内部工况，避免因卵石加热床2内部超温或超压带来的安全问题，从而保证了高温高压氮气制备过程的安全。
61.作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，出气管43远离混合床的一端连通有排气管5，排气管5远离出气管43的一端与大气连通，排气管5上设置有用于启闭排气管5并调节排气压力的第二压力调节阀51。在高温高压氮气的制备前期，通过加热床以及混合床的氮气温度和压力并没有达到预设范围，而是在预设范围附近波动，此时打开排气管5，将不符合预设标准的氮气通过排气管5排出，待制备的氮气温度和压力稳定在预设范围内之后，即可关闭排气管5，通过收集罐3对高温高压氮气进行收集。
62.上述生产系统中，第一分流管61和第二分流管62上的流量比例调节可通过设置相应的流量计和阀门来反馈控制。作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，其中第一分流管61上设置有用于启闭第一分流管61并调节流量的第一分流管流量调节阀613。另外，第一分流管61上安装有第一流量计611，第一流量计611与第一分流管61上的第一分流管流量调节阀613之间通过导线电连接从而构成反馈控制，通过第一流量计611对第一分流管61内的液氮流量进行实时监控，并及时调整第一分流管61内的液氮流量。而第二分流管62的流量则可以通过后端连接的进液管41上的混合床流量调节阀44来调节。
63.上述生产系统中，最终进入收集罐3的高温高压氮气的温度和压力也可通过各阀门和传感器来反馈控制。作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，出气管43上设置有用于检测出气管43内气体温度的第二温度传感器431和用于检测出气管43内气体压力的第二压力传感器432，第二温度传感器431和第二压力传感器432均位于混合床出气端与排气管5进气端之间。第二温度传感器431和第二压力传感器432能够与前端的阀门连接，从而自动调节出口氮气的温度和压力。
64.上述生产系统中，第二温度传感器431用于反馈调节进入气液混合装置4的气液比例以改变混合后气体温度。作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，第二温度传感器431与第二分流管62后端的混合床流量调节阀44之间通过导线电连接，在气体制备的过程中，通过第二温度传感器431对出气管43内的气体温度进行实时监控，当出气管43内的气体温度过低的时候，略微关闭混合床流量调节阀44，减少进入混合床内的液氮量；当出气管43内的气体温度过高的时候，略微打开混合床流量调节阀44，提高进入混合床内的液氮量。
65.上述生产系统中，第二压力传感器432用于反馈控制进入收集罐3的气体压力。作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，第二压力传感器432与出气管43上的第一压力调节阀45之间通过导线电连接，在气体制备的过程中，通过第二压力传感器432对出气管43内的气体压力进行实时监控，当出气管43内的气体压力稳定在预设范围内之后，第二压力传感器432即可传递信号至出气管43上的第一压力调节阀45，第一压力调节阀45打开，气体即可完成输出。
66.作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，液氮罐1上连通有输送管7，输送管7一段与液氮罐1连通而远离液氮罐1的一端与加热床2连通用于绕过第一分流管61将液氮直接输入加热床2中，输送管7上设置有用于启闭输送管7的输送管流量调节阀72。在高温高压气体的制备过程中，首先打开输送管7，液氮罐1内的液氮通过输送管7流入加热床2内，此时加热床2内处于常温常压的状态，进入加热床2内的液氮自然气化并充满整个加热床2，从而在加热床2内部形成具有一定温度和压力的氮气环境，此时再通过加热床2对卵石和氮气进行加热，完成加热床2的预热工作。设置绕过第一分流管61的输送管7的原因是输液管6中的设计流量较大，难以在小流量范围内准确调节，而在加热床2的预热阶段往往只需要少量的氮气。因此在预热阶段可通过输送管7进行小流量的液氮输送，满足预热阶段对于氮气的需求。
67.作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，输送管7上设置有第二流量计71，第二流量计71与设置在输送管7上的阀门之间通过导线电连接。通过第二流量计71对输送管7内液氮的流量进行精确监控，当输送管7内的流量较低的时候，增大输送管流量调节阀72的开度提高流量，当输送管7内的流量过大的时候，减小输送管流量调节阀72的开度降低流
量，从而保证了输入加热床2中液氮的流量，进而保证了高温高压氮气的制备质量。
68.作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，输液管6上连通有回流管63，回流管63远离输液管6的一端用于与液氮罐1连通，回流管63上设置有用于启闭的阀门，输液管6上安装有第三流量计631，第三流量计631位于回流管63的进口与输液管6远离液氮泵11的一端之间，第三流量计631与回流管63上的阀门之间通过导线电连接。当输液管6内的液氮流量过大的时候，第三流量计631即可反馈给回流管63上的阀门，此时打开回流管63上的阀门，使输液管6内的液氮分流一部分回流入液氮罐1内，从而降低了输液管6输入第一分流管61以及第二分流管62内的液氮流量。
69.在高温高压氮气的制备过程中，需要对液氮泵11、输液管6以及第一分流管61和第二分流管62的上游进行冷却，从而避免液氮在流经上述管道的过程中，温度过高，在管道内气化，导致管道内气压过大造成危险。因此，作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，在液氮泵11的输入端与液氮罐1之间的管路上安装有第一低温安全阀111，位于液氮泵11输出端下游的输液管6上安装有第二低温安全阀64，第一分流管61上安装有第三低温安全阀612。由此即可在管内气压过大时通过个安全阀进行泄压，避免出现危险。
70.作为本技术的一个较佳实施例，继续参照图2，出气管43上安装有高温安全阀8，通过出气管43排出的气体，为高温高压气体，通过高温安全阀8对管道内部环境的温度进行监控，保证管道内部安全。
71.本技术的上述较佳实施例中，该基于液氮增压的高温高压气体快速生产系统的实施原理为：
72.在高温高压气体的制备过程中，通过液氮泵11将液氮罐1中输出的液氮增压泵出，液氮通过第一分流管61流入加热床2内进行加热，在此过程中，氮气气化升温，通过加热床2的加热之后，液氮即可变为高温高压的氮气，随后通过气液混合装置4将高温高压氮气与液氮进行混合，从而完成对高温高压氮气的温度调节，起到了保护管道以及阀门的作用，待氮气的温度和压力稳定在预设范围内之后，由收集罐3收集氮气，进而完成高温高压氮气的制备。在此过程中，一方面，由于使用液氮作为液体气源，相对于气体压缩机对气体的增压时间(按小时计算)，液氮泵对液氮的增压时间非常短(按分钟计算)，从而有效地缩短了气体增压的时间。另外，对于气体量需求非常大的场合，由于不需要对气体直接增压并且液氮气化可以产生大量的氮气，故仅需要一台液氮泵即可完成升压工作，相比于成套的大型气体压缩机系统，大大减少了空间成本和经济成本。通过加热床对液氮气化升温，由于加热床的换热效率很高，能够使得氮气在短时间内达到要求的温度。整套系统有效地降低了高温高压气体的制备成本。
73.另一方面，本技术的另一较佳实施例中，还公开了一种基于液氮增压的高温高压气体生产方法。
74.该基于液氮增压的高温高压气体生产方法，采用上述图2所示的生产系统进行生产，包含以下步骤：
75.s1、关闭输液管6并打开直连加热床2的输送管7，将液氮罐1内的液氮通过输送管7直接注入加热床2中，使加热床2内形成氮气环境；
76.s2、关闭输送管7，启动电加热管对加热床2内的液氮进行加热，完成加热床2的预热；
77.s3、打开输液管6，利用液氮罐1内的液氮对液氮泵11以及加热床2的上游管道和气液混合装置4的上游管道进行预冷，随后打开第二分流管62和排气管5，将加热床2内加热后的气体在气液混合装置4内与第二分流管62输入的液氮混合冷却后通过排气管5排出；
78.s4、打开第一分流管61，液氮经过液氮泵11增压后分为两路分别通过第一分流管61和第二分流管62进入加热床2以及气液混合装置4，并在气液混合装置4中进行气液混合，通过调节第二分流管62的液氮流量，从而调整通过排气管5排出的氮气的温度以及压力至预设范围；
79.s5、当排气管5排出的氮气的温度和压力稳定在预设范围之内后，关闭排气管5同时打开出气管43，使温度和压力满足预设范围的高温高压气体被收集在收集罐3中，从而实现高温高压氮气的制备。
80.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。