[发明专利]氮气纯化过程中再生污氮气体的回收利用方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生产氮气时再生污氮气体的回收技术，特别是一种氮气纯化过程中再生污氮气体的回收利用方法及装置。

背景技术

目前大型气体站制取高纯精氮的工艺流程如下：（1）将离心式空压机生产的压力为0.7MPa的压缩空气送入C级过滤器，除去压缩空气中的部分粉尘、水分及杂质；（2）将压缩空气送入冷冻式干燥机，进一步冷冻使压缩空气中的水分子冷凝结成液态水夹带尘、油排出冷干机，得到常压露点为-20℃的干燥压缩空气；（3）将干燥压缩空气送入微热再生干燥机中，使干燥压缩空气经过填装活性氧化铝分子筛的干燥塔再次脱水，得到常压露点为-40℃的洁净干燥压缩空气；（4）将洁净干燥压缩空气经过T级过滤缓冲罐后送入PSA变压吸附制氮机中，得到纯度为99.5%，常压露点为-40℃的粗氮；（5）将粗氮送入自动氮气纯化装置，使粗氮经过加氢除氧、冷冻干燥后，经过装填5A分子筛的干燥塔，得到压力为0.3～0.5MPa，氧含量≤2ppm，氮气纯度≥99.999%，常压露点≤-65℃的高纯氮气。

在上述制取高纯精氮的过程中，所述的空气微热再生干燥机具有两台干燥塔交替使用，即其中一台干燥塔利用活性氧化铝分子筛在常温、高蒸汽分压下吸附压缩空气中的水分（工作），另一台干燥塔的氧化铝分子筛吸水饱和后在高温（160℃）、低蒸汽分压下解析（再生）；在分子筛进行解析再生时，需要从干燥气出口管道中抽取3～4%的干燥压缩空气作为再生气对活性氧化铝分子筛进行吹扫，每台微热再生干燥机消耗的干燥压缩空气用量约为216～288m³/h，按每小时平均消耗240m³，每生产1m³干燥压缩空气的综合消耗约为0.09元，每年气体站运行360天计算，每年单台微热再生干燥机的再生气消耗就高达18.66万元。而在上述制取高纯精氮的过程中，自动氮气纯化装置中也具有两台填装5A分子筛的干燥塔交替使用，即其中一台干燥塔对粗氮气体进行纯化干燥（工作），另一台干燥塔消耗10%的产品高纯氮气对5A分子筛进行解析干燥（再生），解析过程中每台自动氮气纯化装置产生的再生污氮气体约为240m³/h，而解析产生的污氮气体一般都是直接放空处理，这样对资源是一种很大的浪费。因此，为了更好地利用自动氮气纯化装置中废弃的再生污氮气体及最大程度地利用空气微热再生干燥机的处理能力，研发一种氮气纯化过程中再生污氮气体的回收利用方法及装置十分必要。

发明内容

本发明的目的就是针对传统的氮气纯化装置中产生的再生污氮气体都是直接放空处理，浪费能源的问题，提供一种氮气纯化过程中再生污氮气体的回收利用方法及装置。

本发明的氮气纯化过程中再生污氮气体的回收利用方法，包括下述步骤：

（1）在氮气纯化装置的再生污氮气体出口管道上接入一台水冷却器，水冷却器之后通过管道依次布置有冷冻式干燥机、氮气缓冲罐和空气微热再生干燥机，其中氮气缓冲罐的气体出口管道与空气微热再生干燥机的再生气入口管道相连接，上述各管道上均装有阀门；

（2）打开再生污氮气体出口管道上的阀门，使温度为50～60℃，压力为0.11～0.15MPa，常压露点为10℃的再生污氮气体进入水冷却器冷却，将气体温度降至30～35℃；

（3）打开水冷却器与冷冻式干燥机之间的阀门，使温度为30～35℃，压力为0.11～0.15MPa，常压露点为10℃的再生污氮气体进入冷冻式干燥机进行冷冻干燥，得到温度为15～20℃，压力为0.11～0.15MPa，常压露点为-20℃的干燥氮气；

（4）将上步的干燥氮气引入氮气缓冲罐中，使气体压力稳定在0.11～0.15MPa，然后打开氮气缓冲罐与空气微热再生干燥机之间的阀门，使干燥氮气进入微热再生干燥机的再生气管道，并打开微热再生干燥机的电加热器，使吸水饱和的氧化铝分子筛在干燥氮气的吹扫和160℃高温下再生干燥，干燥分子筛产生的二次再生污氮气体通过放空阀放空即可。

本发明的氮气纯化过程中再生污氮气体的回收利用方法所用的装置，包括氮气纯化装置和空气微热再生干燥机，在氮气纯化装置和空气微热再生干燥机之间通过管道依次布置有水冷却器、冷冻式干燥机和氮气缓冲罐，其中氮气纯化装置的再生污氮气体出口管道与水冷却器的气体入口管道相连接，氮气缓冲罐的气体出口管道与空气微热再生干燥机的再生气入口管道相连接，上述各管道上均装有阀门。

所述的阀门均是采用手动球阀，当然采用其他类型的阀门也是可行的。