本發(fā)明涉及高純氮?dú)庵迫。唧w涉及一種高純氮?dú)獾闹迫⊙b置及其制取方法。

背景技術(shù)：

1、氮?dú)庾鳛橐环N化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氣體，被廣泛的應(yīng)用于電子、化工、機(jī)械、冶金、食品等行業(yè)。

2、高純氮?dú)庠诤教焓聵I(yè)中，主要用于火箭推進(jìn)劑貯箱、發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)等的氣密性檢查；為保證火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的渦輪泵正常工作，要求泵在一定的凈正吸入壓頭下工作，以防止產(chǎn)生氣蝕，為此，在火箭起飛前要對(duì)推進(jìn)劑貯箱增壓。

3、根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)高純氮?dú)庖笃渲袣錃夂俊?ppm，目前高純氮?dú)獾闹苽浞椒ㄖ饕遣捎每諝夥蛛x的方法，在采用該技術(shù)制取高純氮?dú)獾倪^程中，氫氣在氮?dú)庵懈患鵁o法去除，氫氣含量超出國家標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足航天事業(yè)上對(duì)高純氮?dú)庥脷獾闹笜?biāo)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種高純氮?dú)獾闹迫⊙b置，該制取裝置結(jié)構(gòu)簡單、易操作，通過該制取裝置制得的高純氮?dú)獾募兌葹椤?9.9996％，其中o2≤0.5ppm，h2≤0.5ppm，co2≤0.5ppm，ch4≤0.5ppm，h2o≤2ppm，0.03μm≤塵埃顆粒<0.2μm，高于國家要求的標(biāo)準(zhǔn)。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制取高純氮?dú)獾姆椒?，該方法簡單易行，?jīng)過該方法制得的高純氮?dú)赓|(zhì)量高、穩(wěn)定性好。

3、本發(fā)明所采用的第一個(gè)技術(shù)方案是：一種高純氮?dú)獾闹迫⊙b置，包括氣體純化裝置；所述氣體純化裝置包括熱交換器、催化氧化反應(yīng)器、精密過濾器、第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔，

4、所述熱交換器的第一出口與催化氧化反應(yīng)器的入口連接，所述催化氧化反應(yīng)器的出口再與所述熱交換器的入口連接；所述熱交換器的第二出口分別與第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔的底部入口連接，所述第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔的頂部出口與所述精密過濾器的入口連接。

5、優(yōu)選地，所述氣體純化裝置還包括在線檢測裝置，所述線檢測裝置與所述精密過濾器的出口連接。

6、優(yōu)選地，所述在線檢測裝置為微量氧分析儀。

7、優(yōu)選地，所述高純氮?dú)獾闹迫⊙b置還包括液氮貯存及氣化裝置、減壓器、增壓裝置、匯流排和高純氮?dú)赓A存裝置；

8、所述液氮貯存及氣化裝置通過減壓器與所述氣體純化裝置的熱交換器連通；所述氣體純化裝置的精密過濾器與所述增壓裝置的入口連通，所述增壓裝置的出口通過匯流排與所述高純氮?dú)赓A存裝置連通。

9、優(yōu)選地，所述高純氮?dú)獾闹迫⊙b置還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置分別與所述氣體純化裝置和增壓裝置連接；所述氣體純化裝置還包括冷卻器；

10、所述熱交換器的第二出口與所述冷卻器的入口連接，所述冷卻器與冷卻裝置連接，所述冷卻器的出口分別與第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔的底部入口連接。

11、優(yōu)選地，所述增壓裝置為隔膜壓縮機(jī)。

12、本發(fā)明所采用的第二個(gè)技術(shù)方案是：一種基于第一個(gè)技術(shù)方案中所述制取裝置的高純氮?dú)庵迫》椒?，包括以下步驟：

13、s2：通過所述氣體純化裝置將原料氮?dú)庵瞥筛呒兊獨(dú)?，具體包括：

14、原料氮?dú)膺M(jìn)入氣體純化裝置，首先經(jīng)過熱交換器進(jìn)行原料氮?dú)忸A(yù)熱升溫，通過熱交換器的第一出口將升溫后的原料氮?dú)廨斎氪呋趸磻?yīng)器，催化氧化反應(yīng)器將原料氮?dú)庵械膆2、co、ch4、總烴氧化為h2o和co2，以實(shí)現(xiàn)初步除雜；

15、初步除雜后的原料氮?dú)鈴拇呋趸磻?yīng)器頂部出來進(jìn)入熱交換器進(jìn)行初步降溫；

16、除雜質(zhì)降溫后的原料氮?dú)鈴臒峤粨Q器底部的第二出口出來，從底部分別進(jìn)入第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔進(jìn)行常溫吸附h2o和co2；原料氮?dú)鈴牡谝桓稍镂剿?和第二干燥吸附塔的頂部出來，進(jìn)入精密過濾器，在精密過濾器中進(jìn)行塵埃顆粒去除，獲得高純氮?dú)狻?/p>

17、優(yōu)選地，所述步驟s2還包括：通過在線檢測裝置對(duì)所述高純氮?dú)膺M(jìn)行在線檢測。

18、優(yōu)選地，所述步驟s2還包括：初步除雜后的原料氮?dú)鈴拇呋趸磻?yīng)器頂部出來進(jìn)入熱交換器進(jìn)行初步降溫后，從熱交換器底部的第二出口進(jìn)入冷卻器，冷卻裝置的冷水從冷卻器底部進(jìn)入，吸熱后的冷水從冷卻器頂部回到冷卻裝置實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻；

19、除雜質(zhì)降溫后的原料氮?dú)鈴睦鋮s器頂部出來，從底部分別進(jìn)入第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔進(jìn)行常溫吸附h2o和co2；原料氮?dú)鈴牡谝桓稍镂剿?和第二干燥吸附塔的頂部出來，進(jìn)入精密過濾器，在精密過濾器中進(jìn)行塵埃顆粒去除，獲得高純氮?dú)狻?/p>

20、優(yōu)選地，所述高純氮?dú)庵迫》椒ㄟ€包括s1：通過所述液氮貯存及氣化裝置將液氮?dú)饣癁樵系獨(dú)?，以及通過減壓器對(duì)所述原料氮?dú)膺M(jìn)行減壓；

21、s2：通過所述氣體純化裝置將原料氮?dú)庵瞥筛呒兊獨(dú)猓?/p>

22、s3：通過增壓裝置將所述高純氮?dú)膺M(jìn)行增壓，同時(shí)通過冷卻裝置將增壓后高純氮?dú)獾臏囟冉抵潦覝兀溲b入高純氮?dú)赓A存裝置中。

23、上述技術(shù)方案的有益效果：

24、(1)本發(fā)明提供的一種高純氮?dú)獾闹迫⊙b置結(jié)構(gòu)簡單、易操作，通過該制取裝置中的氣體純化裝置能將原料氮?dú)?純度≥99.99％)制成高純氮?dú)?，高純氮?dú)獾募兌葹椤?9.9996％，其中o2≤0.5ppm，h2≤0.5ppm，co2≤0.5ppm，ch4≤0.5ppm，h2o≤2ppm，0.03μm≤塵埃顆粒<0.2μm，高于國家要求的標(biāo)準(zhǔn)。

25、(2)本發(fā)明提供的一種制取高純氮?dú)獾姆椒ê唵我仔?，?jīng)過該方法制得的高純氮?dú)赓|(zhì)量高、穩(wěn)定性好。

技術(shù)特征：

1.一種高純氮?dú)獾闹迫⊙b置，其特征在于，包括氣體純化裝置(3)；；所述氣體純化裝置(3)包括熱交換器(31)、催化氧化反應(yīng)器(32)、精密過濾器(36)、第一干燥吸附塔(34)或/和第二干燥吸附塔(35)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取裝置，其特征在于，所述氣體純化裝置(3)還包括在線檢測裝置(37)，所述線檢測裝置(37)與所述精密過濾器(36)的出口連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制取裝置，其特征在于，所述在線檢測裝置(37)為微量氧分析儀。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制取裝置，其特征在于，所述高純氮?dú)獾闹迫⊙b置還包括液氮貯存及氣化裝置(1)、減壓器(2)、增壓裝置(4)、匯流排(5)和高純氮?dú)赓A存裝置(6)；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制取裝置，其特征在于，所述高純氮?dú)獾闹迫⊙b置還包括冷卻裝置(7)，所述冷卻裝置(7)分別與所述氣體純化裝置(3)和增壓裝置(4)連接；所述氣體純化裝置(3)還包括冷卻器(33)；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制取裝置，其特征在于，所述增壓裝置(4)為隔膜壓縮機(jī)。

7.一種基于權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述制取裝置的高純氮?dú)庵迫》椒?，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高純氮?dú)庵迫》椒?，其特征在于，所述步驟s2還包括：通過在線檢測裝置(37)對(duì)所述高純氮?dú)膺M(jìn)行在線檢測。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高純氮?dú)庵迫》椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟s2還包括：初步除雜后的原料氮?dú)鈴拇呋趸磻?yīng)器(32)頂部出來進(jìn)入熱交換器(31)進(jìn)行初步降溫后，從熱交換器(31)底部的第二出口進(jìn)入冷卻器(33)，冷卻裝置(7)的冷水從冷卻器(33)底部進(jìn)入，吸熱后的冷水從冷卻器(33)頂部回到冷卻裝置(7)實(shí)現(xiàn)循環(huán)冷卻；

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高純氮?dú)庵迫》椒ǎ涮卣髟谟?，所述高純氮?dú)庵迫》椒ㄟ€包括s1：通過所述液氮貯存及氣化裝置(1)將液氮?dú)饣癁樵系獨(dú)猓约巴ㄟ^減壓器(2)對(duì)所述原料氮?dú)膺M(jìn)行減壓；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高純氮?dú)庵迫〖夹g(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高純氮?dú)獾闹迫⊙b置及其制取方法，包括氣體純化裝置；氣體純化裝置包括熱交換器、催化氧化反應(yīng)器、精密過濾器、第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔，熱交換器的第一出口與催化氧化反應(yīng)器的入口連接，催化氧化反應(yīng)器的出口再與熱交換器的入口連接；熱交換器的第二出口分別與第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔的底部入口連接，第一干燥吸附塔或/和第二干燥吸附塔的頂部出口與精密過濾器的入口連接。該制取裝置結(jié)構(gòu)簡單、易操作，通過該制取裝置制得的高純氮?dú)獾募兌葹椤?9.9996％，其中O<subgt;2</subgt;≤0.5ppm，H<subgt;2</subgt;≤0.5ppm，CO<subgt;2</subgt;≤0.5ppm，CH<subgt;4</subgt;≤0.5ppm，H<subgt;2</subgt;O≤2ppm，0.03μm≤塵埃顆粒<0.2μm，高于國家要求的標(biāo)準(zhǔn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李海蘭,王朝暉,彭孔陽,虞明根,楊金星,王棟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊(duì)航天工程大學(xué)士官學(xué)校
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19