[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

说明书

本发明公开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；所述的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。该系统除公共能源燃气外，没有引入其它的诸如氢气、氨等危险品，安全性高；并且环保、运行成本低、使用方便；具有很好的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及为制氮机初生氮气脱氧技术领域，具体涉及使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的方法。

背景技术

目前国际上普遍使用的制氮技术主要有深冷空分制氮、分子筛变压吸附空分制氮、膜空分制氮等三大技术，其中深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得很不经济，而分子筛变压吸附空分制氮及膜空分制氮有着较为广阔的市场，尤其是分子筛变压吸附空分制氮技术使用更为广泛。

但是，分子筛变压吸附空分制氮及膜空分制氮技术都有一个共同的特点，就是初生氮气的纯度不高，其含氧量一般在500ppm～10000ppm，较高的氮气纯度就要消耗较多的压缩动气，能源消耗也会较大。若需要更高纯度的氮气还需要进一步的化学除氧。

目前普遍使用的化学除氧主要有加氢除氧方式及碳脱氧方式。

加氢除氧方式所使用的氢气主要来源于外购氢气钢瓶、氨分解氢气及醇分解氢气，无论那种方式都是使用的易燃易爆有毒的危险品，运输、贮存、使用中都有不安全因素，给工厂的安全生产管理带来了不便。

碳脱氧方式则需要定期的更换其被氧气逐渐消耗掉碳载体催化剂中的碳，其操作成本较高，也存在操作不便。

我国目前对生产安全、节能、环保等各个环节都提出了较高的要求，并出台了诸多相应的法律法规及管理办法严格控制；而大多数工厂都在使用天然气作为能源，对天然气具有完善的管理机制，不存在额外的危险品的运输、贮存、管理等问题，且天然气易于连续稳定的控制；针对上述相关技术领域发展现状及现有国策，本发明提出了一种使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的装置和其使用方法。

发明内容

本发明用于分子筛变压吸附空气制氮装置及膜空分制氮装置的初生氮气的除氧，特别是使用天然气或其它公共能源燃气(如煤气、液化气、石油气等)工厂的制氮装置；初生氮气含氧浓度最高10000ppm，纯化后精氮含氧＜5ppm。本发明所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，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。本发明实施例中具体选用的公共能源燃气为天然气。

优选的情况下，对于上文所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，所述的分别设置于节能换热器上游和下游的管路，还通过控温旁路管路连通。

优选的情况下，对于上文所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，所述控温旁路管路上还设置有气体流量控制器。

优选的情况下，对于上文所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，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。

优选的情况下，对于上文所述的使用公共能源燃气为制氮机初生氮气脱氧的系统，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。