[实用新型]膜制氮装置和制氮车

说明书

一种膜制氮装置和制氮车。在该膜制氮装置中，氮气分离组件包括氮气分离膜、进气管道和输出管道；空压机向进气管道提供压缩含氮气体；发动机与空压机相连，以驱动空压机；加热组件位于空压机和进气管道之间，并对进入进气管道的压缩含氮气体进行加热。发动机包括冷却系统，加热组件包括热交换器和冷却液调节阀；热交换器与冷却系统相连并利用冷却系统中的冷却液对压缩含氮气体进行加热，冷却液调节阀被配置为调节进入热交换器中的冷却液的流量。由此，该膜制氮装置可利用发动机的废热来对压缩含氮气体进行加热，并且还可通过冷却液调节阀调节该压缩含氮气体的温度，从而可保证或提高该膜制氮装置产出的氮气的纯度。

技术领域

本公开的实施例涉及一种膜制氮装置和制氮车。

背景技术

在石油和天然气开采领域，向油层注入氮气以提高原油采收率是一种重要的新技术。该技术利用氮气自身特性进行油层压力保持、混相与非混相驱及重力泄油等技术，可大大提高采收率。另外，由于空气中就含有大量的氮气(氮气的体积分数为78％)，相对于其他气体，向油层注入氮气具有无腐蚀、适应性好、经济等优点。

氮气的制备方法主要可分为：深冷分离法、变压吸附法和膜分离法。深冷分离法是通过对空气进行压缩、净化、制冷以使空气液化成为液态空气，然后利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气；变压吸附法是以压缩空气为原料，并利用氧和氮在吸附剂(例如碳分子筛)上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差异及吸附剂对氧和氮随压力不同具有不同的吸附容量的特性来实现氧、氮分离，从而获得氮气；而膜分离法是利用薄膜对气体组分具有选择性渗透和扩散的特性，以达到气体分离和纯化的目的，从而获得氮气。

实用新型内容

本公开实施例提供一种膜制氮装置及其自动控制方法和制氮车。该膜制氮装置可通过利用发动机的冷却系统中的冷却液来对压缩含氮气体进行加热，并且还可通过冷却液调节阀调节进入热交换器中的冷却液的流量来调节该压缩含氮气体的温度，从而可保证进入氮气分离组件中的压缩含氮气体保持最佳温度，进而可保证或提高该膜制氮装置产出的氮气的纯度。另外，该膜制氮装置利用发动机的冷却系统中的冷却液的废热来进行加热；一方面，该膜制氮装置达到了节能、环保的目的；另一方面，该膜制氮装置无需设置额外的加热器(例如电加热器)，从而大大降低了成本。并且，由于该制氮装置也无需外接电网来为加热器提供能源，而是直接利用发动机的冷却系统中的冷却液的废热来进行加热，从而还可大大延伸该膜制氮装置的应用场景，特别是利于野外的石油、天然气开采作业。

本公开至少一个实施例还提供一种膜制氮装置，其包括：氮气分离组件，包括氮气分离膜、进气管道和输出管道，所述进气管道位于所述氮气分离膜的第一侧，所述输出管道位于所述氮气分离膜的第二侧；空压机，被配置为向所述进气管道提供压缩含氮气体；发动机，与所述空压机相连，并被配置为驱动所述空压机；以及加热组件，位于所述空压机与所述进气管道之间，并被配置为对进入所述进气管道的所述压缩含氮气体进行加热；所述发动机包括冷却系统，所述加热组件包括热交换器和冷却液调节阀，所述热交换器与所述冷却系统相连并被配置为利用所述冷却系统中的冷却液对所述压缩含氮气体进行加热，所述冷却液调节阀被配置为调节进入所述热交换器中的所述冷却液的流量。

例如，本公开一实施例提供的膜制氮装置还包括：温度传感器，位于所述加热组件和所述氮气分离膜之间；氮气纯度检测仪，被配置为检测所述输出管道中的氮气纯度；以及控制组件，分别与所述温度传感器和所述氮气纯度检测仪通信相连，并被配置为根据所述氮气纯度检测仪检测到的氮气浓度值和所述温度传感器检测到的温度值控制所述冷却液调节阀的开度。

例如，本公开一实施例提供的膜制氮装置还包括：流量调节阀，位于所述输出管道上，并被配置为调节输出流量；压力传感器，位于所述加热组件和所述氮气分离膜之间；所述控制组件还与所述压力传感器通信相连，并被配置为根据所述氮气纯度检测仪检测到的氮气浓度值和所述压力传感器检测到的压力值控制所述流量调节阀的开度。

例如，在本公开一实施例提供的膜制氮装置中，所述氮气纯度检测仪包括氧浓度传感器。