阅读说明：本技术 一种高效的氮气纯化装置及纯化工艺 (Efficient nitrogen purification device and purification process ) 是由 裘艳琴 于 2020-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高效的氮气纯化装置及纯化工艺,通过设置的第三分子筛、第一分子筛、第二分子筛和隔离座的配合使用,可以实现高效的将氮气进行纯化操作；将氮气输送至纯化外筒内,氮气通过第一连接管进入至第二纯化内筒、加热夹座和第一纯化内筒,利用流量计将定量的氢气通过第二导管输送至纯化外筒内；氮气和氢气进入至第二纯化内筒内,依次通过第三分子筛、第一分子筛和第二分子筛时,通过脱氧催化块与氢气发生反应；通过设置的第一纯化内筒、加热夹座和第二纯化内筒的配合使用,可以有效提高氮气纯化的效果；本发明公开的各个方面可以解决不能高效的将氮气进行纯化操作的问题,以及氮气纯化的效果不佳的问题。(The invention discloses an efficient nitrogen purification device and a purification process, and the efficient purification operation of nitrogen can be realized by matching the third molecular sieve, the first molecular sieve, the second molecular sieve and the isolation seat; conveying nitrogen into a purification outer cylinder, wherein the nitrogen enters a second purification inner cylinder, a heating holder and a first purification inner cylinder through a first connecting pipe, and conveying quantitative hydrogen into the purification outer cylinder through a second guide pipe by using a flowmeter; the nitrogen and the hydrogen enter the second purification inner cylinder, and react with the hydrogen through the deoxidation catalytic block when passing through the third molecular sieve, the first molecular sieve and the second molecular sieve in sequence; the effect of nitrogen purification can be effectively improved by the matched use of the first purification inner cylinder, the heating holder and the second purification inner cylinder; the invention can solve the problems that the nitrogen cannot be efficiently purified and the nitrogen purification effect is poor.)

一种高效的氮气纯化装置及纯化工艺

技术领域

本发明涉及气体纯化技术领域，尤其涉及一种高效的氮气纯化装置及纯化工艺。

背景技术

氮气为无色无味气体，氮气化学性质很不活泼，在高温、高压及催化剂条件下才能和氢气反应生成氨气；在放电的情况下才能和氧气化合生成一氧化氮；即使Ca、Mg、Sr和Ba等活泼金属，也只有在加热的情形下才能与其反应。氮气的这种高度化学稳定性与其分子结构有关；氮气纯化指利用物理或化学的方法除去氮气中的杂质，工业上氮气除杂主要除去的是氮气中的氧气，以提高氮气的纯度。

专利公开号CN103910342A公开了一种氮气纯化装置。混合器有氢气入口和普氧入口，混合器的出口与换热器的A进口密封相通，与换热器的A进口相通的换热器的B出口与催化脱氧器的进口密封相通，催化脱氧器的出口与吸附脱氧器的进口密封相通，吸附脱氧器的出口与换热器的C进口密封相通，与换热器的C进口相通的换热器的D出口与冷却器的C进口密封相通，与冷却器的C进口相通的冷却器的D出口与汽水分离器的进口密封相通，汽水分离器的出气口与三塔变温吸附干燥装置的进口密封相通，三塔变温吸附干燥装置有高纯氮气出口；所述的冷却器有A进水口和与冷却器的A进口相通的B出水口，冷却器的A进口和B出口分别接循环冷却水的进、出口；所述的汽水分离器有排水口。存在的缺陷包括：存在不能高效的将氮气进行纯化操作的问题，以及氮气纯化的效果不佳的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效的氮气纯化装置及纯化工艺；

本发明公开的一方面解决的问题是：如何解决不能高效的将氮气进行纯化操作的问题；通过设置的第三分子筛、第一分子筛、第二分子筛和隔离座的配合使用，可以实现高效的将氮气进行纯化操作；将氮气输送至纯化外筒内，氮气通过第一连接管进入至第二纯化内筒、加热夹座和第一纯化内筒，利用流量计将定量的氢气通过第二导管输送至纯化外筒内；氮气和氢气进入至第二纯化内筒内，依次通过第三分子筛、第一分子筛和第二分子筛时，通过脱氧催化块与氢气发生反应，生成的水滴通过自身的重力进入至第一输送管中，水滴通过第一输送管进入至第二输送管，并穿过隔离座；水滴通过第一隔离筛板进入至筛柱中，在自身的重力作用下依次穿过第一筛条和第二筛条，并通过第二隔离筛板进入至收纳腔中，可以实现将氮气中混合的氧气进行分离，达到提高氮气纯化的效果，解决了现有方案中不能高效的将氮气进行纯化操作的问题；

本发明公开的另一方面解决的问题是：如何解决氮气纯化的效果不佳的问题；通过设置的第一纯化内筒、加热夹座和第二纯化内筒的配合使用，可以有效提高氮气纯化的效果；氮气穿过第二纯化内筒后进入至加热夹座中，通过第三连接管将氮气进行运输，利用第一加热座和第二加热座对氮气进行加热，使得氮气中混合的微量水汽进行蒸发，通过筛网对氮气中的杂质进行筛选；氮气通过加热夹座进入至第一纯化内筒，并重复在第二纯化内筒内的操作，可以有效提高对氮气中的水汽和杂质的处理效果，克服了现有设备只能进行单一的纯化、过滤和分离操作，导致氮气纯化的效果不佳的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高效的氮气纯化装置，包括纯化外筒、隔离罩、第一纯化内筒、第二纯化内筒和加热夹座，所述隔离罩固定安装在纯化外筒的内表面，所述第一纯化内筒、第二纯化内筒和加热夹座均安装在隔离罩的内部，所述第一纯化内筒和第二纯化内筒的内部均安装有第一分子筛、第二分子筛、第三分子筛和底板，所述第一分子筛位于第二分子筛和第三分子筛之间的位置，所述第二分子筛位于第三分子筛的一侧，所述底板位于第一分子筛、第二分子筛和第三分子筛的下端，所述第三分子筛的两侧均固定安装有第三夹板，所述第三分子筛的内部固定安装有脱氧催化块，所述第三夹板上设置有透气孔；

所述第三分子筛的内部靠近下方的位置设置有收纳腔，所述第二分子筛和第三分子筛的下端与第一分子筛之间安装有两组第一输送管，所述第一分子筛的下端连接有第二输送管，所述第二输送管的内表面固定安装有隔离座，所述第二输送管的下端贯穿至收纳腔内，两组所述第一输送管与第二输送管相贯通。

作为本发明的进一步改进方案：所述隔离座的上端固定安装有第一隔离筛板，所述隔离座的下端固定安装有第二隔离筛板，所述隔离座的内部固定安装有若干个筛柱，所述筛柱的内表面固定安装有若干个第一筛条和第二筛条，若干个所述第一筛条和第二筛条在筛柱的内表面呈交叉排列分布，所述第一筛条和第二筛条均与筛柱胶接固定，所述纯化外筒的内表面靠近前后端的位置均固定安装有支撑横板，所述支撑横板的上端固定安装有第一连接底座，所述第一纯化内筒的一侧连接有第一连接管，所述第一纯化内筒的另一侧连接有第二连接管。

作为本发明的进一步改进方案：所述加热夹座的上下端均固定安装有第二隔离板，所述加热夹座的两侧均固定安装有第三隔离板，所述加热夹座的内部设置有第一加热座、第二加热座和第三连接管，所述第三连接管位于第一加热座和第二加热座之间的位置，所述第一加热座位于第二加热座的一侧，所述第三连接管的内表面抵接安装有固定夹环，所述固定夹环的内表面固定安装有筛网，所述第一加热座和第二加热座内均设置有加热管，所述固定夹环的内表面设置有导孔。

作为本发明的进一步改进方案：所述纯化外筒的数量为四个，所述纯化外筒的一侧固定安装有第一连接环，所述纯化外筒的另一侧固定安装有第二连接环，所述纯化外筒的外表面靠近一侧的位置固定安装有固定环，所述第一连接环远离纯化外筒的一端连接有第一隔离板、固定架和连接柱，所述固定架转动安装在第一隔离板远离第一连接环的外表面，所述连接柱贯穿于第一隔离板至第一连接环的内部，两个所述固定环的上端安装有第一夹板和第二夹板，所述第一夹板位于第二夹板的一侧。

作为本发明的进一步改进方案：所述纯化外筒的下端靠近第一连接环的一侧固定连接有第一导管，所述纯化外筒的下端靠近第二连接环的一侧固定连接有第二导管，四个所述纯化外筒的下端均固定安装有支撑底座，所述第二导管的外表面靠近上方的位置连接有流量计。

作为本发明的进一步改进方案：所述支撑横板的前端固定安装有若干个支撑凹板，所述第一连接底座的上端固定安装有若干个第一支撑柱，若干个所述第一支撑柱贯穿至隔离罩的外表面，所述第一纯化内筒、第二纯化内筒和加热夹座均位于支撑横板的上端靠近中间的位置。

作为本发明的进一步改进方案：所述第一纯化内筒和第二纯化内筒的下端均固定安装有第二连接底座，所述第二连接底座的下端固定安装有若干个第二支撑柱。

一种高效的氮气纯化装置的纯化工艺，该纯化工艺包括以下步骤：

步骤一：将氮气输送至纯化外筒内，氮气通过第一连接管进入至第二纯化内筒、加热夹座和第一纯化内筒，利用流量计将定量的氢气通过第二导管输送至纯化外筒内；

步骤二：氮气和氢气进入至第二纯化内筒内，依次通过第三分子筛、第一分子筛和第二分子筛时，通过脱氧催化块与氢气发生反应，生成的水滴通过自身的重力进入至第一输送管中，水滴通过第一输送管进入至第二输送管，并穿过隔离座；

步骤三：水滴通过第一隔离筛板进入至筛柱中，在自身的重力作用下依次穿过第一筛条和第二筛条，并通过第二隔离筛板进入至收纳腔中；

步骤四：氮气穿过第二纯化内筒后进入至加热夹座中，通过第三连接管将氮气进行运输，利用第一加热座和第二加热座对氮气进行加热，使得氮气中混合的微量水汽进行蒸发，通过筛网对氮气中的杂质进行筛选；

步骤五：氮气通过加热夹座进入至第一纯化内筒，并重复在第二纯化内筒内的操作。

本发明公开的一个方面带来的一个有益效果是：

通过设置的第三分子筛、第一分子筛、第二分子筛和隔离座的配合使用，可以实现高效的将氮气进行纯化操作；将氮气输送至纯化外筒内，氮气通过第一连接管进入至第二纯化内筒、加热夹座和第一纯化内筒，利用流量计将定量的氢气通过第二导管输送至纯化外筒内；氮气和氢气进入至第二纯化内筒内，依次通过第三分子筛、第一分子筛和第二分子筛时，通过脱氧催化块与氢气发生反应，生成的水滴通过自身的重力进入至第一输送管中，水滴通过第一输送管进入至第二输送管，并穿过隔离座；水滴通过第一隔离筛板进入至筛柱中，在自身的重力作用下依次穿过第一筛条和第二筛条，并通过第二隔离筛板进入至收纳腔中，可以实现将氮气中混合的氧气进行分离，达到提高氮气纯化的效果，解决了现有方案中不能高效的将氮气进行纯化操作的问题。

本发明公开的另一个方面带来的一个有益效果是：

通过设置的第一纯化内筒、加热夹座和第二纯化内筒的配合使用，可以有效提高氮气纯化的效果；氮气穿过第二纯化内筒后进入至加热夹座中，通过第三连接管将氮气进行运输，利用第一加热座和第二加热座对氮气进行加热，使得氮气中混合的微量水汽进行蒸发，通过筛网对氮气中的杂质进行筛选；氮气通过加热夹座进入至第一纯化内筒，并重复在第二纯化内筒内的操作，可以有效提高对氮气中的水汽和杂质的处理效果，克服了现有设备只能进行单一的纯化、过滤和分离操作，导致氮气纯化的效果不佳的问题。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种高效的氮气纯化装置的立体结构图；

图2为本发明一种高效的氮气纯化装置的第一内部结构图；

图3为本发明一种高效的氮气纯化装置的第二内部结构图；

图4为本发明中第一纯化内筒与第二纯化内筒的连接结构图；

图5为本发明中第一纯化内筒的俯视结构图；

图6为本发明中第一纯化内筒的剖视结构图；

图7为本发明中隔离座的截面结构图；

图8为本发明中加热夹座的截面结构图。

图中：1、纯化外筒；2、固定环；3、第一连接环；4、第二连接环；5、第一夹板；6、第二夹板；7、第一导管；8、第二导管；9、流量计；10、支撑底座；11、第一隔离板；12、固定架；13、连接柱；14、支撑横板；15、支撑凹板；16、隔离罩；17、第一支撑柱；18、第一连接底座；19、第一纯化内筒；20、第二纯化内筒；21、加热夹座；22、第二连接底座；23、第二支撑柱；24、第一连接管；25、第二连接管；26、第一分子筛；27、第二分子筛；28、第三分子筛；29、第三夹板；30、脱氧催化块；31、底板；32、收纳腔；33、第一输送管；34、第二输送管；35、隔离座；36、第一隔离筛板；37、第二隔离筛板；38、筛柱；39、第一筛条；40、第二筛条；41、第二隔离板；42、第三隔离板；43、第一加热座；44、第二加热座；45、第三连接管；46、筛网；47、固定夹环。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，一种高效的氮气纯化装置，包括纯化外筒1、隔离罩16、第一纯化内筒19、第二纯化内筒20和加热夹座21，所述隔离罩16固定安装在纯化外筒1的内表面，所述第一纯化内筒19、第二纯化内筒20和加热夹座21均安装在隔离罩16的内部，所述第一纯化内筒19和第二纯化内筒20的内部均安装有第一分子筛26、第二分子筛27、第三分子筛28和底板31，所述第一分子筛26位于第二分子筛27和第三分子筛28之间的位置，所述第二分子筛27位于第三分子筛28的一侧，所述底板31位于第一分子筛26、第二分子筛27和第三分子筛28的下端，所述第三分子筛28的两侧均固定安装有第三夹板29，所述第三分子筛28的内部固定安装有脱氧催化块30，所述第三夹板29上设置有透气孔；

所述第三分子筛28的内部靠近下方的位置设置有收纳腔32，所述第二分子筛27和第三分子筛28的下端与第一分子筛26之间安装有两组第一输送管33，所述第一分子筛26的下端连接有第二输送管34，所述第二输送管34的内表面固定安装有隔离座35，所述第二输送管34的下端贯穿至收纳腔32内，两组所述第一输送管33与第二输送管34相贯通。

所述隔离座35的上端固定安装有第一隔离筛板36，所述隔离座35的下端固定安装有第二隔离筛板37，所述隔离座35的内部固定安装有若干个筛柱38，所述筛柱38的内表面固定安装有若干个第一筛条39和第二筛条40，若干个所述第一筛条39和第二筛条40在筛柱38的内表面呈交叉排列分布，所述第一筛条39和第二筛条40均与筛柱38胶接固定，所述纯化外筒1的内表面靠近前后端的位置均固定安装有支撑横板14，所述支撑横板14的上端固定安装有第一连接底座18，所述第一纯化内筒19的一侧连接有第一连接管24，所述第一纯化内筒19的另一侧连接有第二连接管25。

所述加热夹座21的上下端均固定安装有第二隔离板41，所述加热夹座21的两侧均固定安装有第三隔离板42，所述加热夹座21的内部设置有第一加热座43、第二加热座44和第三连接管45，所述第三连接管45位于第一加热座43和第二加热座44之间的位置，所述第一加热座43位于第二加热座44的一侧，所述第三连接管45的内表面抵接安装有固定夹环47，所述固定夹环47的内表面固定安装有筛网46，所述第一加热座43和第二加热座44内均设置有加热管，所述固定夹环47的内表面设置有导孔。

所述纯化外筒1的数量为四个，所述纯化外筒1的一侧固定安装有第一连接环3，所述纯化外筒1的另一侧固定安装有第二连接环4，所述纯化外筒1的外表面靠近一侧的位置固定安装有固定环2，所述第一连接环3远离纯化外筒1的一端连接有第一隔离板11、固定架12和连接柱13，所述固定架12转动安装在第一隔离板11远离第一连接环3的外表面，所述连接柱13贯穿于第一隔离板11至第一连接环3的内部，两个所述固定环2的上端安装有第一夹板5和第二夹板6，所述第一夹板5位于第二夹板6的一侧。

所述纯化外筒1的下端靠近第一连接环3的一侧固定连接有第一导管7，所述纯化外筒1的下端靠近第二连接环4的一侧固定连接有第二导管8，四个所述纯化外筒1的下端均固定安装有支撑底座10，所述第二导管8的外表面靠近上方的位置连接有流量计9。

所述支撑横板14的前端固定安装有若干个支撑凹板15，所述第一连接底座18的上端固定安装有若干个第一支撑柱17，若干个所述第一支撑柱17贯穿至隔离罩16的外表面，所述第一纯化内筒19、第二纯化内筒20和加热夹座21均位于支撑横板14的上端靠近中间的位置。

所述第一纯化内筒19和第二纯化内筒20的下端均固定安装有第二连接底座22，所述第二连接底座22的下端固定安装有若干个第二支撑柱23。

该纯化工艺包括以下步骤：

步骤一：将氮气输送至纯化外筒1内，氮气通过第一连接管24进入至第二纯化内筒20、加热夹座21和第一纯化内筒19，利用流量计9将定量的氢气通过第二导管8输送至纯化外筒1内；

步骤二：氮气和氢气进入至第二纯化内筒20内，依次通过第三分子筛28、第一分子筛26和第二分子筛27时，通过脱氧催化块30与氢气发生反应，生成的水滴通过自身的重力进入至第一输送管33中，水滴通过第一输送管33进入至第二输送管34，并穿过隔离座35；

步骤三：水滴通过第一隔离筛板36进入至筛柱38中，在自身的重力作用下依次穿过第一筛条39和第二筛条40，并通过第二隔离筛板37进入至收纳腔32中；

步骤四：氮气穿过第二纯化内筒20后进入至加热夹座21中，通过第三连接管45将氮气进行运输，利用第一加热座43和第二加热座44对氮气进行加热，使得氮气中混合的微量水汽进行蒸发，通过筛网46对氮气中的杂质进行筛选；

步骤五：氮气通过加热夹座21进入至第一纯化内筒19，并重复在第二纯化内筒20内的操作。

本发明实施例的工作原理：将氮气输送至纯化外筒1内，氮气通过第一连接管24进入至第二纯化内筒20、加热夹座21和第一纯化内筒19，利用流量计9将定量的氢气通过第二导管8输送至纯化外筒1内；其中，流量计9用于控制氢气输入的量，第一纯化内筒19和第二纯化内筒20均起到对氮气进行纯化的作用，加热夹座21起到筛选和加热的作用；

氮气和氢气进入至第二纯化内筒20内，依次通过第三分子筛28、第一分子筛26和第二分子筛27时，通过脱氧催化块30与氢气发生反应，生成的水滴通过自身的重力进入至第一输送管33中，水滴通过第一输送管33进入至第二输送管34，并穿过隔离座35；

水滴通过第一隔离筛板36进入至筛柱38中，在自身的重力作用下依次穿过第一筛条39和第二筛条40，并通过第二隔离筛板37进入至收纳腔32中；其中，第一筛条39和第二筛条40可以隔离和运输水滴的作用，第一筛条39和第二筛条40配合第一隔离筛板36，可以将水滴与第三分子筛28、第一分子筛26和第二分子筛27隔离；

氮气穿过第二纯化内筒20后进入至加热夹座21中，通过第三连接管45将氮气进行运输，利用第一加热座43和第二加热座44对氮气进行加热，使得氮气中混合的微量水汽进行蒸发，通过筛网46对氮气中的杂质进行筛选；

氮气通过加热夹座21进入至第一纯化内筒19，并重复在第二纯化内筒20内的操作；

与现有技术方案相比，本发明公开的一方面，通过设置的第三分子筛28、第一分子筛26、第二分子筛27和隔离座35的配合使用，可以实现高效的将氮气进行纯化操作；将氮气输送至纯化外筒1内，氮气通过第一连接管24进入至第二纯化内筒20、加热夹座21和第一纯化内筒19，利用流量计9将定量的氢气通过第二导管8输送至纯化外筒1内；氮气和氢气进入至第二纯化内筒20内，依次通过第三分子筛28、第一分子筛26和第二分子筛27时，通过脱氧催化块30与氢气发生反应，生成的水滴通过自身的重力进入至第一输送管33中，水滴通过第一输送管33进入至第二输送管34，并穿过隔离座35；水滴通过第一隔离筛板36进入至筛柱38中，在自身的重力作用下依次穿过第一筛条39和第二筛条40，并通过第二隔离筛板37进入至收纳腔32中，可以实现将氮气中混合的氧气进行分离，达到提高氮气纯化的效果，解决了现有方案中不能高效的将氮气进行纯化操作的问题；

本发明公开的另一方面，通过设置的第一纯化内筒19、加热夹座21和第二纯化内筒20的配合使用，可以有效提高氮气纯化的效果；氮气穿过第二纯化内筒20后进入至加热夹座21中，通过第三连接管45将氮气进行运输，利用第一加热座43和第二加热座44对氮气进行加热，使得氮气中混合的微量水汽进行蒸发，通过筛网46对氮气中的杂质进行筛选；氮气通过加热夹座21进入至第一纯化内筒19，并重复在第二纯化内筒20内的操作，可以有效提高对氮气中的水汽和杂质的处理效果，克服了现有设备只能进行单一的纯化、过滤和分离操作，导致氮气纯化的效果不佳的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。