[發明專利]一種使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統和方法

在審

• 申請號: 201810059429.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108083240A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 龐勁風;楊春光;卜小軍
• 申請（專利權）人: 大連海新工程技術有限公司
• 主分類號: C01B21/04
• 分類號: C01B21/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 劉慧娟;李馨

1.一種使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：該系統包括節能換熱器、加熱器、催化床、冷卻器和氮氣干燥器；其中，所述的節能換熱器的上游設置有初生氮氣輸入管路；其下游通過管路依次與加熱器、催化床、節能換熱器自身、冷卻器和氮氣干燥器相連，并于氮氣干燥器的輸出口輸出高純氮氣；

所述加熱器與催化床的之間的管路上還設置有天然氣輸入通道；用以輸入與初生氮氣中的含氧當量相同當量比例的公共能源燃氣。

2.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：分別設置于所述節能換熱器上游和下游的管路，通過控溫旁路管路連通。

3.根據權利要求2所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述控溫旁路管路上還設置有氣體流量控制器。

4.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述節能換熱器和冷卻器之間的管路上，還設置有流經氮氣干燥器的再生旁路通道回路。

5.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述的再生旁路通道回路包括：由節能換熱器輸出的熱源氣體的通道；以及流經氮氣干燥器后降低溫度的氣體回收通道。

6.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述的催化床為固定式催化床，其所采用的有效成分為含金屬鉑或鉑、鈀混合物的顆粒狀催化劑。

7.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述的催化床為雙封頭筒體式結構，氣體上進下出；筒體中間有支撐篩板，顆粒狀的催化劑平鋪于支撐篩板上，所述催化劑的鋪設厚度一般為150～300mm。

8.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述的氮氣干燥器為兩個上下端開口的中空筒狀，干燥器內設有分子篩顆粒；兩個干燥器的工作方式為一個做吸附除濕，另一個做脫附再生，定期相互切換。

9.根據權利要求1所述的使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的系統，其特征在于：所述的氮氣干燥器中填充的分子篩為具有除水及除二氧化碳功能的5A型分子篩或者13X型分子篩。

10.利用權利要求1所述的系統使用公共能源燃氣為制氮機初生氮氣脫氧的方法，其特征在于：包括以下步驟：從分子篩變壓吸附制氮裝置來的40℃的初生氮氣，其含氧量為500～10000ppm，部分氮氣經過節能換熱器換熱升溫至250～350℃，另一部分氮氣從控溫旁路管路繞過節能換熱器后與上一部分氣體混合，通過控制設置在控溫旁路管路上的氣體流量控制器，對該部分氮氣的流量控制，使得混合后的溫度不超過310℃，然后氣體進入加熱器加熱至310～350℃；經由加熱器加熱后的氮氣按照初生氮氣中的含氧當量注入相同當量比例的公共能源燃氣，混合氣體再進入固定式催化床進行脫氧反應，并放出大量熱量；反應后約350～400℃的氣體再次進入節能換熱器換熱降溫至180℃以下回收大部分熱量后，部分熱氣經再生旁路通道回路作為氮氣干燥器的再生熱源進一步利用余熱后進入冷卻器，另一部分氣體由節能換熱器直接進入冷卻器用冷卻水冷卻至40℃以下，然后進入氮氣干燥器脫除反應產生的水分及二氧化碳，得到含氧量小于5ppm的高純度氮氣。