[发明专利]一种使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统和方法

权利要求书

1.一种使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：该系统包括节能换热器、加热器、催化床、冷却器和氮气干燥器；其中，所述的节能换热器的上游设置有初生氮气输入管路；其下游通过管路依次与加热器、催化床、节能换热器自身、冷却器和氮气干燥器相连，并于氮气干燥器的输出口输出高纯氮气；

所述加热器与催化床的之间的管路上还设置有天然气输入通道；用以输入与初生氮气中的含氧当量相同当量比例的公共能源燃气。

2.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：分别设置于所述节能换热器上游和下游的管路，通过控温旁路管路连通。

3.根据权利要求2所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述控温旁路管路上还设置有气体流量控制器。

4.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述节能换热器和冷却器之间的管路上，还设置有流经氮气干燥器的再生旁路通道回路。

5.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述的再生旁路通道回路包括：由节能换热器输出的热源气体的通道；以及流经氮气干燥器后降低温度的气体回收通道。

6.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述的催化床为固定式催化床，其所采用的有效成分为含金属铂或铂、钯混合物的颗粒状催化剂。

7.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述的催化床为双封头筒体式结构，气体上进下出；筒体中间有支撑筛板，颗粒状的催化剂平铺于支撑筛板上，所述催化剂的铺设厚度一般为150～300mm。

8.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述的氮气干燥器为两个上下端开口的中空筒状，干燥器内设有分子筛颗粒；两个干燥器的工作方式为一个做吸附除湿，另一个做脱附再生，定期相互切换。

9.根据权利要求1所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，其特征在于：所述的氮气干燥器中填充的分子筛为具有除水及除二氧化碳功能的5A型分子筛或者13X型分子筛。

10.利用权利要求1所述的系统使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的方法，其特征在于：包括以下步骤：从分子筛变压吸附制氮装置来的40℃的初生氮气，其含氧量为500～10000ppm，部分氮气经过节能换热器换热升温至250～350℃，另一部分氮气从控温旁路管路绕过节能换热器后与上一部分气体混合，通过控制设置在控温旁路管路上的气体流量控制器，对该部分氮气的流量控制，使得混合后的温度不超过310℃，然后气体进入加热器加热至310～350℃；经由加热器加热后的氮气按照初生氮气中的含氧当量注入相同当量比例的公共能源燃气，混合气体再进入固定式催化床进行脱氧反应，并放出大量热量；反应后约350～400℃的气体再次进入节能换热器换热降温至180℃以下回收大部分热量后，部分热气经再生旁路通道回路作为氮气干燥器的再生热源进一步利用余热后进入冷却器，另一部分气体由节能换热器直接进入冷却器用冷却水冷却至40℃以下，然后进入氮气干燥器脱除反应产生的水分及二氧化碳，得到含氧量小于5ppm的高纯度氮气。