一种氮气净化系统等压无损再生控制结构的制作方法

1.本实用新型涉及精制氮气技术领域，尤其涉及一种氮气净化系统等压无损再生控制结构。


背景技术：

2.高纯氮气作为冷轧镀锌生产保护气体介质氧含量、露点指标尤为重要，空分氮气氧含量目前可以达到＜5ppm指标，而露点仍然在-40～-55℃之间不能满足冷轧＜-60℃目标要求。氮气净化精制工艺就是将空分氮气利用加氢脱氧技术脱除氮气中微量氧气，再经过深度干燥脱出水分，最终得到氧含量＜5ppm露点＜-60℃的高纯精制氮气用于冷轧镀锌工序使用保护气体。现有氮气精制净化机组填料塔采用双塔工艺，参照图1所示，其中一塔（干燥a塔）工作另一塔（干燥b塔）再生，运行24小时切换一次，实现连续运行。来源氮气经阀v10、加热器、脱氧器送到阀kv101a和kv101b之间管路中的a口，阀kv101a的左侧连接干燥a塔的进气口，阀kv101b的右侧连接干燥b塔的进气口，阀kv104a和kv104b所在管路与阀kv101a和kv101b所在的管路并联；阀kv102a和kv102b所在的管路连接在干燥a塔的出气口和干燥b塔出气口之间，阀kv103a和kv103b所在管路与阀kv102a和kv102b所在的管路并联；阀kv104a和kv104b所在管路设有放空口b口与冷却器相连接放空；阀kv102a和kv102b之间的管路设有出氮口通过管路连接阀v30，阀kv103a和kv103b之间的管路设有出氮口通过管路连接阀v20和阀v30。再生时需要先降压至常压，然后通氮加温放散、通氮冷却放散，最终充压具备再次吸附时工作条件。
3.因此，整个再生过程中再生塔经过减压、加温、冷却、充压四道工序完成，再生过程在常压下实施，有很大部分高纯精制氮气对空放散，产生了巨大的能源浪费。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，克服现有技术的不足，可达到精制氮产品中露点＜-60℃及微量氧＜5ppm的质量指标，同时将要放散掉的再生氮气回收再利用，实现节能降耗目标。
5.为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
6.一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，包括干燥a塔、干燥b塔、冷却器、阀kv101a、阀kv101b，阀kv102a、阀kv102b，阀kv103a、阀kv103b，阀kv104a、阀kv104b，阀kv101a和阀kv101b的连接管路上设有a口，阀kv104a和阀kv104b的连接管路上设有b口，阀kv103a和阀kv103b的连接管路上设有c口，阀kv102a和阀kv102b的连接管路上设有d口，其特征在于，氮气源通过阀v40分别通过管路连接阀kv105b的一端、阀kv106b的一端、v50的一端、阀kv101a和阀kv101b所在的管路上的a口，阀v50的另一端与预干燥塔的进口相连接，预干燥塔的出口通过管路分别连接阀kv106a的一端、阀kv105a的一端，阀kv106a的另一端与阀kv106b的一端之间的连接管路上设有f口，阀kv105a的另一端与阀kv105b的一端之间的连接管路上设有e口，所述d口通过阀v60与产品氮气管路相连通，所述c口通过带冷却器的
管路与f口相连通；所述b口通过管路与e口相连通。
7.进一步的，所述阀kv101-106为气动程控球阀。
8.进一步的，所述冷却器为管壳冷却器或板式冷却器。
9.进一步的，所述预干燥塔为填料干燥塔或闪蒸干燥机。
10.进一步的，所述产品氮气的氧含量＜5ppm，露点＜-60℃。
11.进一步的，所述再生过程中为等压再生，无减压充压过程。
12.进一步的，所述阀v50为等比例气动调节球阀。
13.进一步的，所述预干燥塔中装有添加有pen脱氧剂的高强度分子筛或细孔硅胶。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1）将要放散掉的再生氮气回收再利用，实现工艺升级，解决了吸附与再生压力等压问题，可达到精制氮产品中露点＜-60℃及微量氧＜5ppm的质量指标，氮气再生中减压、加温、冷却、充压工艺在等压状态下完成；
16.2）环保优势：等压无损再生方式可以完全消除高压氮气泄压期间外排噪音污染；
17.3）节能优势：等压无损再生方式可以将再生消耗气量回收，经过深度干燥回流到主气路中继续以产品气供应冷轧生产，减少能源损耗，实现节能降耗目标。
附图说明
18.图1是现有技术工艺流程示意框图；
19.图2是本实用新型实施例工艺流程示意框图。
实施方式
20.下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以多种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。
23.见图2，是本实用新型一种氮气净化系统等压无损再生控制结构实施例结构示意图，包括干燥a塔、干燥b塔、冷却器、阀kv101a、阀kv101b，阀kv102a、阀kv102b，阀kv103a、阀kv103b，阀kv104a、阀kv104b，阀kv101a和阀kv101b的连接管路上设有a口，阀kv104a和阀kv104b的连接管路上设有b口，阀kv103a和阀kv103b的连接管路上设有c口，阀kv102a和阀kv102b的连接管路上设有d口，其特征在于，氮气源通过阀v40分别通过管路连接阀kv105b的一端、阀kv106b的一端、v50的一端、阀kv101a和阀kv101b所在的管路上的a口，阀v50的另一端与预干燥塔的进口相连接，预干燥塔的出口通过管路分别连接阀kv106a的一端、阀kv105a的一端，阀kv106a的另一端与阀kv106b的一端之间的连接管路上设有f口，阀kv105a的另一端与阀kv105b的一端之间的连接管路上设有e口，d口通过阀v60与产品氮气管路相
连通，c口通过带冷却器的管路与f口相连通；b口通过管路与e口相连通。
24.实施例中，阀kv101-106为气动程控球阀，其标记后缀a和b只表示其邻近干燥塔的身份区别，与阀规格型号无关。冷却器为dn400管壳冷却器。预干燥塔为dn1200
×
2300填料干燥塔。本实用新型结构中再生得到产品氮气的氧含量＜5ppm，露点＜-60℃。
25.整个再生过程中为等压再生，无减压充压过程，这是与现有技术中氮气净化系统再生过程的本质区别。阀v50为等比例气动调节球阀，用于对氮气源进气做精确调节，以使再生过程压力稳定。
26.预干燥塔中装有添加有pen脱氧剂的高强度分子筛或细孔硅胶。pen脱氧剂的作用是吸附氮气中的氧。高强度分子筛优选用4a沸石，其具有比其它沸石更高的对水的选择性吸附能力。细孔硅胶（a型硅胶-ts6）适用于干燥、防潮和防锈等，可防止仪器、仪表、武器弹药、电器设备、药品、食品、纺织品及其它各种包装物品受潮，也可用于催化剂载体以及有机化合物的脱水精制。因其具有堆积密度高和低湿度下吸湿效果明显的特点，可以用作空气净化剂以控制空气湿度。在海运途中也有广泛的应用，因为货物在运输过程中常因湿度大而受潮变质，用细孔硅胶可有效的去湿防潮，使货物的质量得到保障。细孔硅胶还常用于两层平行密封窗板之间的除湿，可保持两层玻璃的通明度。在再生转换过程中，如果压力降低得太快，沸石颗粒可能粉碎和粉碎。再生温度越高，再生越安全，但同时再生能耗越大，分子筛的使用寿命可能缩短。因此，再生温度适合在200-350℃之间。一般来说，再生温度不应超过600℃，否则沸石可能会失去活性。本实用新型采用吸附与再生压力的等压控制，可以避免高强度分子筛或细孔硅胶破碎失效。pen脱氧剂可以吸附处理残余微量氧气，使排出氮气产品达到产品质量标准。
27.本实用新型实施例中以一套冷氮气机组每台处理能力1000nm3/h为例，再生时再生气消耗量为处理能力的20%单机组200nm3/h双机组400nm3/h，再生过程加热放空12小时，冷却放空8小时，每年再生氮气消耗成本：400
×
20
×
360
×
0.33=95.04万元。潜在经济效益：现有装置10台，处理能力40000nm3/h（按10%）计算再生耗量4000nm3/h每年节约成本4000
×
20
×
360
×
0.33=950.4万元。
28.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，包括干燥a塔、干燥b塔、冷却器、阀kv101a、阀kv101b，阀kv102a、阀kv102b，阀kv103a、阀kv103b，阀kv104a、阀kv104b，阀kv101a和阀kv101b的连接管路上设有a口，阀kv104a和阀kv104b的连接管路上设有b口，阀kv103a和阀kv103b的连接管路上设有c口，阀kv102a和阀kv102b的连接管路上设有d口，其特征在于，氮气源通过阀v40分别通过管路连接阀kv105b的一端、阀kv106b的一端、v50的一端、阀kv101a和阀kv101b所在的管路上的a口，阀v50的另一端与预干燥塔的进口相连接，预干燥塔的出口通过管路分别连接阀kv106a的一端、阀kv105a的一端，阀kv106a的另一端与阀kv106b的一端之间的连接管路上设有f口，阀kv105a的另一端与阀kv105b的一端之间的连接管路上设有e口，所述d口通过阀v60与产品氮气管路相连通，所述c口通过带冷却器的管路与f口相连通；所述b口通过管路与e口相连通。2.根据权利要求1所述的一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，其特征在于，所述阀kv101-106为气动程控球阀。3.根据权利要求1所述的一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，其特征在于，所述冷却器为管壳冷却器或板式冷却器。4.根据权利要求1所述的一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，其特征在于，所述预干燥塔为填料干燥塔或闪蒸干燥机。5.根据权利要求1所述的一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，其特征在于，所述产品氮气的氧含量＜5ppm，露点＜-60℃。6.根据权利要求1所述的一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，其特征在于，所述阀v50为等比例气动调节球阀。7.根据权利要求1所述的一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，其特征在于，所述预干燥塔中装有添加有pen脱氧剂的高强度分子筛或细孔硅胶。

技术总结
本实用新型涉及精制氮气领域，尤其涉及一种氮气净化系统等压无损再生控制结构，氮气源通过阀V40分别连接阀KV105B的一端、阀KV106B的一端、V50的一端、阀KV101A和阀KV101B所在的管路的A口，阀V50的另一端与预干燥塔相连接，预干燥塔的出口分别连接阀KV106A的一端、阀KV105A的一端，阀KV106A与阀KV106B之间设F口，阀KV105A与阀KV105B之间设E口，D口经阀V60与产品管路相连通，C口与F口相连通；B口通过管路与E口相连通。本实用新型的优点是：解决了再生氮气中吸附与再生压力等压问题，可达到精制氮产品中露点＜-60℃及微量氧＜5PPm的质量指标。标。标。


技术研发人员：贾锐 高喜义 李佳良 冯国波 哈刚 吕丹丹 潘虓
受保护的技术使用者：本钢板材股份有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/16