專利名稱：一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及中空纖維膜用于氮?dú)饧兓难b置，用以將氮?dú)庵械臍錃鈨舫@得高純度的氮?dú)狻Ｖ饕糜讠I(yè)氣體領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及ー種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的粗氮?dú)饧託獬跫兓迫「呒兊b置的生產(chǎn)過(guò)程包括加氫控制閥、氫氮混 合器、催化反應(yīng)器、冷卻器、除水器、氣體干燥裝置。這種裝置存在的缺陷如下I.通常エ業(yè)上要求的高純氮?dú)庵械难鹾繎?yīng)當(dāng)小于lOppm。如果當(dāng)含氧量為1%的粗氮?dú)膺M(jìn)入加氫除氧純化裝置中時(shí)，根據(jù)反應(yīng)式O2 + 2 = 2H20，ー份氧氣必須加入至少兩份或以上的氫氣，才能反應(yīng)后將氧氣除凈。因此，通常會(huì)過(guò)量加入氫氣，保證反應(yīng)完全，即可以徹底除氧。但導(dǎo)致的問題是，加入的氫氣過(guò)量越多，除氧反應(yīng)后最終高純氮?dú)庵袣涞暮恳矔?huì)越高，通常氫氣含量可能達(dá)到2000ppm以上。此種情況下，對(duì)于氫氣不敏感的應(yīng)用エ藝中，是可以接受的，但對(duì)于氫氣比較敏感的應(yīng)用エ藝中，這么高的殘余氫含量往往是不可以接受的；2.即使采用特殊的催化劑，進(jìn)行除氧再除氫的エ藝步驟，但在用戶用高純氮量在波動(dòng)的情況下，氧、氫的含量相應(yīng)地會(huì)出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)。而通常在エ藝過(guò)程中，高純氮中含氧量超標(biāo)，是最不被許可的。因此，需要設(shè)計(jì)ー種新型的氮?dú)饧兓b置，即使在用戶用氣量波動(dòng)的條件下，必須確保氧含量嚴(yán)格控制在許可值以下，而氫含控制在許可的一定值范圍內(nèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供ー種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，該裝置能克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，用以制取的高純度氮?dú)庵?，不僅除氧徹底，含氫量也可以控制在用戶允許的范圍以內(nèi)。尤其在某些特定的エ藝過(guò)程所需要高純度氮?dú)?，除了?duì)氧氣有嚴(yán)格的含量要求外，對(duì)氫氣含量也有要求時(shí)。本實(shí)用新型解決上述問題所采用的技術(shù)方案是ー種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，主要由加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)、以及與加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)連接的中空纖維膜除氫系統(tǒng)構(gòu)成。所述加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)主要由加氫控制閥、以及依次與加氫控制閥連接的氫氮混合器、催化反應(yīng)器、冷卻器、除水器構(gòu)成；所述除水器和氫氮混合器均與中空纖維膜除氫系統(tǒng)連接。所述中空纖維膜除氫系統(tǒng)主要由連接于除水器的中空纖維膜組、以及與中空纖維膜組連接的循環(huán)增壓器構(gòu)成；所述循環(huán)增壓器還與氫氮混合器連接。所述中空纖維膜組主要由若干個(gè)中空纖維膜體組合構(gòu)成，每ー個(gè)中空纖維膜體的底部均與除水器導(dǎo)通連接，每ー個(gè)中空纖維膜體還與循環(huán)增壓器連通。[0011]所述中空纖維膜體主要由金屬外売、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部的高分子中空膜纖維束構(gòu)成。所述金屬外殼外壁設(shè)置有滲透?jìng)?cè)管路，所述循環(huán)增壓器與滲透?jìng)?cè)管路相連通。所述加氫控制閥為ー種自動(dòng)控制閥。所述催化反應(yīng)器包括殼體、以及設(shè)置在殼體內(nèi)部的催化劑。所述冷卻器是ー種兩通道的換熱器，其中一個(gè)通道的兩端分別與催化反應(yīng)器和除水器連通；另ー個(gè)通道的兩端與冷卻水系統(tǒng)連通。所述除水器的底部設(shè)置有疏水器。 具體的說(shuō)ー種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，主要由加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)、以及與加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)連接的中空纖維膜除氫系統(tǒng)構(gòu)成。即包括加氫控制閥、氫氮混合器、催化反應(yīng)器、冷卻器、除水器、中空纖維膜組及循環(huán)增壓器等組成；所述加氫控制閥為ー種自動(dòng)控制閥，用于控制加氫氣量確保粗氮中所含氧氣在反應(yīng)器中可完全催化反應(yīng)。所述氫氮混合器從一端進(jìn)入粗氮?dú)?，其?cè)面與加氫控制閥控制的氫氣管道連接，在混合器內(nèi)兩種氣體可均勻混合。所述催化反應(yīng)器包括外部的殼體和殼體內(nèi)部的催化劑，構(gòu)成ー個(gè)催化反應(yīng)容器，其殼體頂部進(jìn)入由氫氮混合器來(lái)的氮?dú)浠旌蠚?，底部輸出反?yīng)后氮?dú)?。所述冷卻器是ー種兩通道的換熱，其中一個(gè)通道與氮?dú)夤艿肋B接，另ー個(gè)通道與冷卻水連接。所述除水器將反應(yīng)并冷卻后的水份收集，在其底部設(shè)置有疏水器，將游離水排除。所述中空纖維膜組以并聯(lián)的方式將多根(也可為ー根)中空纖維膜體組合，與除水器連接，通入去水后的精氮?dú)?，并與除去氫氣后的精氮管路連接。所述循環(huán)增壓器與中空纖維膜體的滲透?jìng)?cè)管路相連接，滲透?jìng)?cè)管路內(nèi)的氮?dú)庠鰤汉笈c進(jìn)入氫氮混合器。即由中空纖維膜分離出來(lái)的氫氣及部分氮?dú)?，通過(guò)循環(huán)增壓器進(jìn)入氫氮混合器，實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用。氮?dú)浠旌掀?、反?yīng)器、冷卻器及除水器等前后布置，通過(guò)串聯(lián)方式設(shè)置。中空纖維膜具有非常強(qiáng)大的干燥功能，在除去氫氣的同時(shí)，可以將已除去游離水的氮?dú)飧稍锏綕M足用戶要求的干燥度，無(wú)須另外再設(shè)置干燥裝置。因此，只需設(shè)計(jì)一個(gè)具備中空纖維膜的結(jié)構(gòu)，即可代替原有的干燥裝置，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，這種具備中空纖維膜的結(jié)構(gòu)，即為本實(shí)用新型提及的中空纖維膜體。每ー根中空纖維膜體，由金屬外殼及高分子中空膜纖維束所組成。分離出來(lái)的氫氣由低壓滲透?jìng)?cè)收集后，再增壓循環(huán)利用。中空纖維膜體的出口，將輸出符合用戶要求含氧及含氫量的精氮?dú)?，與用戶端連接。綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是I.本實(shí)用新型可以現(xiàn)場(chǎng)制取高純度氮?dú)?，其氧含量不超過(guò)lOppm，其氫含量也可控制在l(T200ppm，從而克服了原有技術(shù)中高純氮?dú)庵袣錃夂窟_(dá)到甚至超過(guò)程2000ppm的缺陷。2.本實(shí)用新型解決了特定用戶在高純氮用氣量波動(dòng)的情況下，確保產(chǎn)生的高純度氮?dú)庵醒鹾考皻浜烤粫?huì)超標(biāo)。3.本實(shí)用新型裝置的過(guò)量氫氣,可以回收利用，因此氫氣利用率接近100%。4.本實(shí)用新型的中空纖維膜為高科技產(chǎn)品，靜態(tài)運(yùn)行，不存在運(yùn)動(dòng)部件，具有高可靠性。5.本實(shí)用新型裝置可以方便、快捷地從粗制氮?dú)庵兄迫「呒兌鹊獨(dú)?。裝置可以即開即停。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)零部件名稱為1-加氫控制閥、2-氫氮混合器、3-催化反應(yīng)器、 4-冷卻器、5-除水器、6-中空纖維膜組、7-循環(huán)增壓器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I如圖I所示，ー種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，主要由加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)、以及與加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)連接的中空纖維膜除氫系統(tǒng)構(gòu)成。所述加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)主要由加氫控制閥I、以及依次與加氫控制閥I連接的氫氮混合器2、催化反應(yīng)器3、冷卻器4、除水器5構(gòu)成；所述除水器5和氫氮混合器2均與中空纖維膜除氫系統(tǒng)連接。所述中空纖維膜除氫系統(tǒng)主要由連接于除水器5的中空纖維膜組6、以及與中空纖維膜組6連接的循環(huán)增壓器7構(gòu)成；所述循環(huán)增壓器7還與氫氮混合器2連接。所述中空纖維膜組6主要由若干個(gè)中空纖維膜體組合構(gòu)成，每ー個(gè)中空纖維膜體的底部均與除水器5導(dǎo)通連接，每ー個(gè)中空纖維膜體還與循環(huán)增壓器7連通。所述中空纖維膜體主要由金屬外売、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部的高分子中空膜纖維束構(gòu)成。所述金屬外殼外壁設(shè)置有滲透?jìng)?cè)管路，所述循環(huán)增壓器7與滲透?jìng)?cè)管路相連通。所述加氫控制閥I為ー種自動(dòng)控制閥。所述催化反應(yīng)器3包括殼體、以及設(shè)置在殼體內(nèi)部的催化劑。所述冷卻器4是ー種兩通道的換熱器，其中一個(gè)通道的兩端分別與催化反應(yīng)器3和除水器5連通；另ー個(gè)通道的兩端與冷卻水系統(tǒng)連通。所述除水器5的底部設(shè)置有疏水器。具體的說(shuō)本實(shí)用新型包括加氫控制閥、氫氮混合器、催化反應(yīng)器、冷卻器、除水器、中空纖維膜組及循環(huán)增壓器等組成；其中加氫控制閥為ー種自動(dòng)控制閥，用于控制加氫氣量確保粗氮中所含氧氣在反應(yīng)器中可完全催化反應(yīng)。所述氫氮混合器從一端進(jìn)入粗氮?dú)猓鋫?cè)面與加氫控制閥控制的氫氣管道連接，在混合器內(nèi)兩種氣體可均勻混合。所述催化反應(yīng)器包括外部的殼體和殼體內(nèi)部的催化劑，構(gòu)成ー個(gè)催化反應(yīng)容器，其殼體頂部進(jìn)入由氫氮混合器來(lái)的氮?dú)浠旌蠚?，底部輸出反?yīng)后氮?dú)?。所述冷卻器是ー種兩通道的換熱，其中一個(gè)通道與氮?dú)夤艿肋B接，另ー個(gè)通道與冷卻水連接。所述除水器將反應(yīng)并冷卻后的水份收集，在其底部設(shè)置有疏水器，將游離水排除。所述中空纖維膜組以并聯(lián)的方式將多根(也可為ー根)中空纖維膜體組合，與除水器連接，通入去水精氮?dú)?，并與除去氫氣后的精氮管路連接。所述循環(huán)增壓器與中空纖維膜體的滲透?jìng)?cè)管路相連接，滲透?jìng)?cè)管路內(nèi)的氮?dú)庠鰤汉笈c進(jìn)入氫氮混合器。即由中空纖維膜分離出來(lái)的氫氣及部分氮?dú)?，通過(guò)循環(huán)增壓器進(jìn)入氫氮混合器，實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用。氮?dú)浠旌掀?、反?yīng)器、冷卻器及除水器等前后布置，通過(guò)串聯(lián)方式設(shè)置。中空纖維膜具有非常強(qiáng)大的干燥功能，在除去氫氣的同時(shí)，可以將已除去游離水的氮?dú)飧稍锏綕M足用戶要求的干燥度，無(wú)須另外再設(shè)置干燥裝置。因此，只需設(shè)計(jì)一個(gè)具備中空纖維膜的結(jié)構(gòu)，即可代替原有的干燥裝置，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，這種具備中空纖維膜的結(jié)構(gòu)，即為本實(shí)用新型提及的中空纖維膜體。每ー根中空纖維膜體，由金屬外殼及高分子中空膜纖維束所組成。分離出來(lái)的氫氣由低壓滲透?jìng)?cè)收集后，再增壓循環(huán)利用。中空纖維膜體的出口，將輸出符合用戶要求含氧及含氫量的精氮?dú)?，與用戶端連接。氣體的流程為99%的氮?dú)膺M(jìn)入氫氮混合器，氫氣在加氫控制閥的控制下，有比例的也進(jìn)入氫氮混合器，在氫氮混合器的作用下，99%的氮?dú)夂蜌錃獬浞只旌闲纬苫旌蠚怏w。然后將混合氣輸送到催化反應(yīng)器內(nèi)部，在催化反應(yīng)器內(nèi)部的催化劑的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式為02 + 2 = 2H20，在催化反應(yīng)器底部輸出純度較高的氮?dú)?，高純度的氮?dú)饨?jīng)過(guò)除水器的除水作用，變得較為干燥。然后該氮?dú)獗惠斔偷接扇舾芍锌绽w維膜件組成的中空纖維膜組內(nèi)，在中空纖維膜體的滲透和干燥下，輸出純度達(dá)到99. 999%的氮?dú)?，部分分離出來(lái)的氫氣由低壓滲透?jìng)?cè)收集后，通過(guò)循環(huán)增壓器的控制，被輸入到氫氮混合器內(nèi)進(jìn)行循環(huán)再利用?！?shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別僅在于所述除水器可以是不同類型的氣體干燥裝置。如上所述，便可較好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于主要由加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)、以及與加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)連接的中空纖維膜除氫系統(tǒng)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)主要由加氫控制閥(I )、以及依次與加氫控制閥(I)連接的氫氮混合器(2)、催化反應(yīng)器(3)、冷卻器(4)、除水器(5)構(gòu)成；所述除水器(5)和氫氮混合器(2)均與中空纖維膜除氫系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述中空纖維膜除氫系統(tǒng)主要由連接于除水器(5)的中空纖維膜組(6)、以及與中空纖維膜組(6 )連接的循環(huán)增壓器(7 )構(gòu)成；所述循環(huán)增壓器(7 )還與氫氮混合器(2 )連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述中空纖維膜組(6)主要由若干個(gè)中空纖維膜體組合構(gòu)成，每一個(gè)中空纖維膜體的底部均與除水器(5)導(dǎo)通連接，每一個(gè)中空纖維膜體還與循環(huán)增壓器(7)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述中空纖維膜體主要由金屬外殼、以及設(shè)置在金屬外殼內(nèi)部的高分子中空膜纖維束構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述金屬外殼外壁設(shè)置有滲透?jìng)?cè)管路，所述循環(huán)增壓器(7)與滲透?jìng)?cè)管路相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述加氫控制閥(I)為一種自動(dòng)控制閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述催化反應(yīng)器(3)包括殼體、以及設(shè)置在殼體內(nèi)部的催化劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述冷卻器(4)是一種兩通道的換熱器，其中一個(gè)通道的兩端分別與催化反應(yīng)器(3)和除水器(5)連通；另一個(gè)通道的兩端與冷卻水系統(tǒng)連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-6中任意一項(xiàng)所述的一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，其特征在于所述除水器(5)的底部設(shè)置有疏水器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種中空纖維膜用于氮?dú)庵谐龤涞难b置，主要由加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)、以及與加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)連接的中空纖維膜除氫系統(tǒng)構(gòu)成。加氫除氧氮?dú)饩葡到y(tǒng)主要由加氫控制閥(1)、以及依次與加氫控制閥(1)連接的氫氮混合器(2)、催化反應(yīng)器(3)、冷卻器(4)、除水器(5)構(gòu)成；所述除水器(5)和氫氮混合器(2)均與中空纖維膜除氫系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型很好地解決了現(xiàn)有氮?dú)饧託浼兓迫「呒兊夹g(shù)不能很好地解決的氫氣含量的問題。
文檔編號(hào)C01B21/04GK202508877SQ20122019088
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者劉階, 孟翰武, 張楊, 沈強(qiáng), 王棟 申請(qǐng)人:西梅卡亞洲氣體系統(tǒng)成都有限公司