一種氫氣、氮氣純化聯合裝置的製作方法
2023-07-15 05:35:56 2
專利名稱：一種氫氣、氮氣純化聯合裝置的製作方法
技術領域：
一種氫氣、氮氣純化聯合裝置
技術領域：
本實用新型涉及一種氣體純化裝置，具體地說，是一種氫氣、氮氣脫氧脫水純化聯合裝置，可實現氫氣、氮氣、氫氣和氮氣(不同配比)三種工況氣體的純化供氣功能。
背景技術：
在科研及工業領域中，如高活性金屬的燒結、不鏽鋼熱處理等，往往需要高純度的氣體保護，如氮氣、氫氣或者兩者的混合氣。而經常規方法獲得的工業氣體中都含有少量的氣體雜質，如氧、水蒸汽等，必須對工業氣體進行提純，減少雜質含量，降低氣體的露點溫度和含氧量。常規氣體純化裝置只針對某一特定氣體的除氧純化，難以滿足不同氣源的處理要求。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種工藝簡單、操作方便靈活的氫氣、氮氣脫氧純化聯合裝置，可實現氫氣、氮氣或不同配比的氫氣和氮氣混合氣的純化供氣功能。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是:一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，包含除氧器、乾燥器和過濾器，通過管道依次連接除氧器、乾燥器和過濾器。除氧器、乾燥器分A、B兩組並聯，可實現交替連續不間斷純化供氣功能。
所述的除氧器中填裝高效脫氧劑，並具有通電加熱溫控功能。所述的乾燥器中填裝脫水乾燥劑並具有通電溫控加熱功能。所述的過濾器主要目的是除去微量粉塵和油。氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，經流量計Il由控制閥V3(V4)進入A(B)組除氧器El (E2)，氫氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入A(B)組乾燥器E3(E4)進行乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥V9 (VlO)進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，經流量計12由控制閥V3(V4)進入A(B)組除氧器El (E2)，氮氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入A(B)組乾燥器E3(E4)進行乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥V9 (VlO)進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，分別經流量計Il及流量計12混合後，由控制閥V3(V4)進入A(B)組除氧器El (E2)、A(B)組乾燥器E3(E4)進行除氧、乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥V9 (VlO)進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。再生氫氣、再生氮氣進口分別與氫氣、氮氣氣源連接；打開再生進口控制閥V12，取氮氣由再生氮流量計13經A (B)組再生進口控制閥￥7(￥8)，進入4 )組乾燥器E3 (E4)、除氧器El (E2)，經控制閥V5 (V6)、V14後放空；調節好再生氮流量後，打開再生氫氣進口控制閥V13，由再生氫流量計14進入，調節再生氫流量，氮、氫比例保持為10: 1，氫氣和氮氣混合後經再生進口控制閥V7 (V8)，進入A (B)組乾燥器E3 (E4)、除氧器El (E2)，經控制閥V5 (V6)、V14後排出，至放空口無水汽排出，說明已A (B)組再生完成；先關閉再生放空控制閥V14，等壓力達到0.4MPa後關閉再生A(B)組所有閥門，待下一次切換時使用。以工業普氫、普氮為原料，經源氣進氣口進入除氧器，在脫氧劑的作用下發生脫氧反應，除去原料氣中的氧氣雜質。反應後的氣體再通過乾燥器進行水的吸附乾燥，然後經過濾除塵，除去原料氣中的塵埃顆粒等，獲得高純氫氣、氮氣或者氫氮混合氣。可為粉術燒結、熱處理等工藝提供所需的氣體保護氣氛。實現上述技術方案的氣體純化裝置，具有氫氣進口、氮氣進口、純氣出口、再生氫氣進口、再生氮氣進口、排空口。所述的進氣口分別與氫氣和氮氣源氣相連接。所述的氣體純化聯合裝置通過管道依次連接除氧器、乾燥器、過濾器。所述的除氧器中填裝高效脫氧齊U，並具有通電加熱溫控功能。所述的乾燥器中填裝水吸收劑並具有通電加熱溫控功能。所述的過濾器主要目的是除去微量粉塵和油。為實現氫氣、氮氣的純化功能，所採用的脫氧劑為氧化錳脫氧劑，錳的低價氧化物對微量氧具有很高的活性，可與氣體中的微量氧發生反應，生成高價氧化物從而達到脫氧的目的。在氧化吸氧時原料氣中的氧以金屬氧化物的形式存在。其化學方應為:MnCHO2 — MnO2純化後的氣體進入到乾燥器中脫除水分。乾燥器中填充有吸附水分的乾燥劑，把氣體中的水深度脫除。該氣體純化裝置運行一段時間後，脫氧劑和乾燥劑會逐漸失去作用，此時需要進行再生。因此，為保證裝置 可實現不間斷的氣體處理，採用雙流程實現兩組互換，其中一組再生，一組工作。在再生過程中，脫氧劑會恢復脫氧性能，乾燥器中的水分隨再生氣排出。再生流程為一定比例的氮氣、氫氣分別由再生氣進口經管道進入乾燥器、除氧器、再生放空口排空。再生時在有氫氣存在的情況下，除氧器組溫控加熱至250 300°C。發生如下反應: Mn O2+H2 — MnCHH2O由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點:採用低價Mn的氧化物可同時實現氫氣、氮氣的純化，在同一裝置中可實現氫氣、氮氣不同比例的純化混合氣輸出。工作組可交替重複使用，以保證長期的不間斷工作。本實用新型流程簡單、操作方便、設備成本低，可為高活性金屬的燒結、不鏽鋼熱處理等提供小氣量高純保護氣體。
圖1為氫氣、氮氣純化聯合裝置流程圖；附圖中的標號分別為:E1A組除氧器；E2-B組除氧器；E3_A組乾燥器；E4_B組乾燥器；P1、P2-壓力表；11 14-流量計；V1 V14-控制閥；E5-過濾器。
具體實施方式
以下提供本實用新型一種氫氣、氮氣純化聯合裝置的不同功能使用流程。實施例1純化氫氣，使用A組工作組工作條件:A組工作組已再生，工作溫度為常溫。氫氣氣源(純度彡99.5%，含氧量< 0.5% )接到源氣進口控制閥VI，經流量計11由控制閥V3進入A組除氧器El，氫氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入A組乾燥器E3進行乾燥脫水。經除氧脫水後，由控制閥V9進入過濾器過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。所得純化氫氣的含氧量< Ippm,露點< -70°C。實施例2純化氫氣、氮氣混合氣，使用A組工作組工作條件:A組工作組已再生，工作溫度為常溫。氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，分別經流量計Il及流量計12混合後，由控制閥V3進入A組除氧器El、A組乾燥器E3進行除氧、乾燥脫水。經除氧脫水後，由控制閥V9進入過濾器過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。氫氣、氮氣的比例及流量分別由相應的流量計控制。所得純化氫氣、氮氣混合氣含氧量< Ippm,露點<-70°C。實施例3再生B組條件:B組除氧器、乾燥器加熱溫度為250°C。再生氫氣、再生氮氣進口分別與氫氣、氮氣氣源連接。打開再生進口控制閥V12，取氮氣100L/h由再生氮流量計13經B組再生進口控制閥V8，進入B組乾燥器E4、除氧器E2，經控制閥V6、V14後放空。調節好再生氮流量後，打開再生氫氣進口控制閥V13，由再生氫流量計14進入，調節再生氫流量，氮、氫比例保持為10: I，氫氣和氮氣混合後經再生進口控制閥V8，進入B組乾燥器E4、除氧器E2，經控制閥V6、V14後排出，至放空口無水汽排出，說明已B組再生完成。先關閉再生放空控制閥V14，等壓力達到0.4MPa後關閉再生B組所有閥門，待下一次切換時使用。本裝置採用雙流程結構，可一組工作，另一組再生。工作24小時，再生6-8小時，以保證長期的連續工作。如源氣體較好，或者使用流量較小，可延長工作時間。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範 圍內。
權利要求1.一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，包含除氧器、乾燥器和過濾器，通過管道依次連接除氧器、乾燥器和過濾器；除氧器、乾燥器分A、B兩組並聯，實現交替連續不間斷純化供氣功能。
2.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，所述的除氧器中填裝高效脫氧劑，並具有通電加熱溫控功能； 所述的乾燥器中填裝脫水乾燥劑並具有通電溫控加熱功能。
3.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，經流量計Il由控制閥V3進入A組除氧器E1，氫氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入A組乾燥器E3進行乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥V9進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。
4.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，經流量計Il由控制閥V4進入B組除氧器E2，氫氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入B組乾燥器E4進行乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥VlO進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。
5.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，經流量計12由控制閥V3進入A組除氧器E1，氮氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入A組乾燥器E3進行乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥V9進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。
6.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，經流量計12由控制閥V4進入B組除氧器E2，氮氣中的氧與除氧劑反應脫氧後，直接進入B組乾燥器E4進行乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥VlO進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣 出口控制閥Vll送出至使用地點。
7.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，分別經流量計Il及流量計12混合後，由控制閥V3進入A組除氧器E1、A組乾燥器E3進行除氧、乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥V9進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。
8.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，氫氣氣源接到源氣進口控制閥VI，氮氣氣源接到源氣進口控制閥V2，分別經流量計Il及流量計12混合後，由控制閥V4進入B組除氧器E2、B組乾燥器E4進行除氧、乾燥脫水；經除氧脫水後，由控制閥VlO進入過濾器E5過濾微塵雜質，最後從純氣出口控制閥Vll送出至使用地點。
9.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，再生氫氣、再生氮氣進口分別與氫氣、氮氣氣源連接；打開再生進口控制閥V12，取氮氣由再生氮流量計13經A組再生進口控制閥V7，進入A組乾燥器E3、除氧器E1，經控制閥V5、V14後放空；調節好再生氮流量後，打開再生氫氣進口控制閥V13，由再生氫流量計14進入，調節再生氫流量，氮、氫比例保持為10: 1，氫氣和氮氣混合後經再生進口控制閥V7，進入A組乾燥器E3、除氧器E1，經控制閥V5、V14後排出，至放空口無水汽排出，說明已A組再生完成；先關閉再生放空控制閥V14，等壓力達到0.4MPa後關閉再生A組所有閥門，待下一次切換時使用。
10.如權利要求1所述的一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，其特徵在於，再生氫氣、再生氮氣進口分別與氫氣、氮氣氣源連接；打開再生進口控制閥V12，取氮氣由再生氮流量計13經B組再生進口控制閥V8，進入B組乾燥器E4、除氧器E2，經控制閥V6、V14後放空；調節好再生氮流量後，打開再生氫氣進口控制閥V13，由再生氫流量計14進入，調節再生氫流量，氮、氫比例保持為10: 1，氫氣和氮氣混合後經再生進口控制閥V8，進入B組乾燥器E4、除氧器E2，經控制閥V6、V14後排出，至放空口無水汽排出，說明已B組再生完成；先關閉再生放空控制閥V14，等壓力達到0.4MPa後 關閉再生B組所有閥門，待下一次切換時使用。
專利摘要本實用新型涉及一種氫氣、氮氣純化聯合裝置，包含除氧器、乾燥器和過濾器，通過管道依次連接除氧器、乾燥器和過濾器；所述的除氧器中填裝高效脫氧劑，並具有通電加熱溫控功能；所述的乾燥器中填裝脫水乾燥劑並具有通電溫控加熱功能。本實用新型採用低價Mn的氧化物可同時實現氫氣、氮氣的純化，在同一裝置中可實現氫氣、氮氣不同比例的純化混合氣輸出；兩工作組可交替重複使用，以保證長期的不間斷工作。本實用新型流程簡單、操作方便、設備成本低，可為高活性金屬的燒結、不鏽鋼熱處理等提供小氣量高純保護氣體。
文檔編號B01D53/46GK203144096SQ20122073508
公開日2013年8月21日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者劉京雷, 徐宏, 侯峰, 顏磊, 葉先勇, 任衍倫, 沈遠 申請人:華東理工大學