專利名稱：一種車載式碳分子篩制氮設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種車載式大流量，能高壓輸出氮氣的碳分子篩帝懷設(shè)備°背景技術(shù)運用氮氣鉆井技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的油田科學(xué)開采鉆井技 術(shù)，本技術(shù)有利于加快鉆進速度，縮短鉆井周期，降低對產(chǎn)油層的底 層損害，對于解放、發(fā)現(xiàn)保護油氣層十分有利；大流量、高壓氮氣可 用于向井下注氮，壓出油、氣、水； 一定純度下的氮氣還能用于輸送 管道油、氣，吹掃，滅火及短時間需要用大量氮氣的地方。由于油田的油井比較分散，用氣量和需要的氣體壓力較大的特 點，有人設(shè)計了車載式膜制高壓氮氣設(shè)備。但是膜制氮氣的膜組件必 須依賴進口。膜組件由于是用有機材料制成的，使用壽命短，價格高， 進貸時間長；進入膜分離組件的壓縮空氣需經(jīng)預(yù)熱，在達到特定溫度 后才能得到膜分離的氮氣，這對于在野外作業(yè)的鉆井和采油是十分不 方便的，空氣分離膜產(chǎn)出的氮氣純度一般最高只能達到99%的純度。變壓吸附碳分子篩制氮技術(shù)是近十幾年發(fā)展起來的一項用于氣 體凈化、分離與提純的新技術(shù)。該技術(shù)設(shè)備簡單、操作方便、自動化 程度高、投資少、產(chǎn)氣快等優(yōu)點，現(xiàn)普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域的制氮需要。 變壓吸附碳分子篩制氮原理
02和N2都是非極性分子，兩者的動力學(xué)直徑和沸點十分接近。由于分子篩的位阻效應(yīng)，具有微孔結(jié)構(gòu)的碳分子篩對02和N2存在共吸附現(xiàn)象。因此實現(xiàn)氧、氮分離是比較困難的。然而碳分子篩屬于速度分離型的吸附劑，02和N2在碳分子篩表面的擴散速度不同，由于N2的動力 學(xué)直徑大于02的動力學(xué)直徑，所以02在碳分子篩表面的擴散速度大 于N2在碳分子篩表面的擴散速度。02優(yōu)先被碳分子篩所吸附，而N2 從不吸附相中富集。PSA制氮運用了這一原理。組成加壓吸附和減壓 解吸的快速過程。從而獲得產(chǎn)品氮氣。 變壓吸附分子篩制氮工藝流程經(jīng)壓縮凈化后的空氣進入裝填有碳分子篩(CMS)的吸附塔。壓 縮空氣流經(jīng)吸附塔，其間氧氣分子被碳分子篩所吸附，氮氣則富集在 不吸附相中，由吸附塔一端流出，進入N2儲罐。經(jīng)一段時間后，吸附 塔中碳分子篩吸附的氧飽和，必需再生。再生是通過停止吸附，降低 吸塔的壓力，使被吸附的氧氣從碳分子篩孔穴中釋放出來。兩個吸附 塔交替進行吸附和再生，從而確保氮氣的連續(xù)輸出。因吸附與解吸過 程是通過壓力變化實現(xiàn)的，故該工藝稱做變壓吸附(PSA)實用新型內(nèi)審本實用新型的目的是在交通道路許可的范圍內(nèi)，設(shè)計一種車載式 碳分子篩制氮設(shè)備，解決膜制氮氣的膜組件必須依靠進口，膜組件使 用壽命短，價格高，壓縮空氣必須經(jīng)預(yù)熱才能膜分離的缺陷，適用各 種行業(yè)氮氣的需求。本實用新型所述的車載式碳分子篩制氮設(shè)備是由空氣壓縮機、緩 沖罐、空氣冷卻器、氣水分離器、高效除油器、冷干機、過濾器、立
式結(jié)構(gòu)的碳分子篩制氮塔、工藝管道、控制箱、消音器、氮氣緩沖罐、 氮氣罐出氣組件、氮氣高壓機和兩輛箱式平板載重汽車組成；所有設(shè) 備固定在兩輛箱式平板汽車的平板底盤上，第一輛箱式平板汽車為空 氣壓縮機和壓縮空氣預(yù)處理車，車上固定裝有柴油發(fā)動機式螺桿空氣 壓縮機或電動式螺桿空氣壓縮機；空氣壓縮機后連接一臺緩沖罐，緩 沖罐與一臺空氣冷卻器連接，空氣冷卻器與一臺氣水分離器連接，氣 水分離器與一套高效除油器連接，高效除油器與一臺冷干機連接，冷 干機與三臺串連的過濾器連接；第二輛車為碳分子篩制氮設(shè)備車，車 上固定裝有兩臺或四臺立式結(jié)構(gòu)的碳分子篩制氮塔，兩塔為一運行組 單元，由下閥進氣組件和上閥出氣組件構(gòu)成的工藝管道分別安裝在每 運行組單元上，由快接壓力軟管將下閥進氣組件與過濾器連接，上閥 出氣組件與氮氣緩沖罐連接，帶有過濾器、出口調(diào)壓閥、氮氣純度檢 測儀、流量計和排空裝置的氮氣罐出氣組件將氮氣緩沖罐和氮氣高壓 機連接，控制箱和消音器安裝在碳分子篩制氮塔旁。空氣經(jīng)空氣壓縮機壓縮產(chǎn)出的氣體，進入空氣緩沖罐、水冷卻器、 氣水分離器初步降溫除水，進入高效除油器除去大量油霧，相繼再進 入冷干機和三級過濾器，除去壓縮空氣中的微量水份、顆粒雜質(zhì)和油 霧，使之達到進入吸附塔內(nèi)碳分子篩的品質(zhì)要求，然后送往填有碳分 子篩的制氮主機，在設(shè)定的時間程序控制下，經(jīng)過加壓吸附、減壓解 吸的循環(huán)工作過程，不斷的分離壓縮空氣產(chǎn)出氮氣，氮氣經(jīng)過氮氣緩 沖罐，在設(shè)定的壓力下經(jīng)氮氣高壓機壓縮，產(chǎn)出所需要的高壓氮氣送 往用氣點。本實用新型所述的車載式碳分子篩制氮設(shè)備，設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡 單，工藝成熟，碳分子篩價格低廉，制氮純度可在95—99.99%范圍
調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍大，使用壽命長達8—10年，此設(shè)備可用于油田鉆井， 壓出油、氣、水，輸油管道吹掃、輸送，油罐、化學(xué)品儲罐的封裝和 滅火，及短時間需要大量氮氣的任何地方。


圖1車載式碳分子篩制氮設(shè)備立面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2車載式碳分子篩制氮設(shè)備平面結(jié)構(gòu)示意圖其中l(wèi)空氣壓縮機、2空氣冷卻器、3高效除油器、4過濾器、 5碳分子篩制氮塔、6氮氣緩沖罐、7氮氣高壓機、8緩沖罐、9 氣水分離器、 IO冷干機、ll工藝管道、12控制箱、13消 音器、 14氮氣罐出氣組件、15平板底盤具體實施方式
下面根據(jù)附圖對本實用新型所述的車載式碳分子篩制氮設(shè)備結(jié) 構(gòu)進行詳細(xì)的敘述。所有設(shè)備固定在兩輛箱式平板汽車的平板底盤(15)上，第一輛 箱式平板汽車為空壓機和壓縮空氣預(yù)處理車，車上固定裝有柴油發(fā)動 機式螺桿空壓機或電動式螺桿空壓機(1)，空壓機后連接一臺緩沖罐 (8)，緩沖罐與一臺空氣冷卻器(2)連接，空氣冷卻器與一臺氣水 分離器(9)連接，氣水分離器與一臺高效除油器(3)連接，高效除 油器與一臺冷干機(10)連接，冷干機與三臺串連的過濾器(4)連 接；第二輛車為碳分子篩制氮設(shè)備車，車上固定裝有兩臺或四臺立式 結(jié)構(gòu)的碳分子篩制氮塔(5)，兩塔為一運行組單元，由下閥進氣組件 和上閥出氣組件構(gòu)成的工藝管道(11)分別安裝在每運行組單元上，
由快接壓力軟管將下閥進氣組件與過濾器連接，上閥出氣組件與氮氣緩沖罐(6)連接，帶有過濾器、出口調(diào)壓閥、氮氣純度檢測儀、流 量計和排空裝置的氮氣罐出氣組件(14)將氮氣緩沖罐和氮氣高壓機 (7)連接，控制箱(12)和消音器(13)安裝在碳分子篩制氮塔旁。 為給氮氣增壓機供動力電，可單配置一臺大于增壓機用電功率的 移動式發(fā)電機，多余電量可用制氮主機(220V; 150W)和就地照明用 電。以上所有配置的硬件設(shè)備都為標(biāo)準(zhǔn)定型產(chǎn)品，配置的緩沖罐，吸 附塔都為壓力容器，必須有壓力容器生產(chǎn)合格證書。
權(quán)利要求1.一種車載式碳分子篩制氮設(shè)備，是由空氣壓縮機、緩沖罐、空氣冷卻器、氣水分離器、高效除油器、冷干機、過濾器、立式結(jié)構(gòu)的碳分子篩制氮塔、工藝管道、控制箱、消音器、氮氣緩沖罐、氮氣罐出氣組件、氮氣高壓機和兩輛箱式平板載重汽車組成，其特征在于所有設(shè)備固定在兩輛箱式平板汽車的平板底盤上，第一輛箱式平板汽車為空氣壓縮機和壓縮空氣預(yù)處理車，車上固定裝有柴油發(fā)動機式螺桿空氣壓縮機或電動式螺桿空氣壓縮機；空氣壓縮機后連接一臺緩沖罐，緩沖罐與一臺空氣冷卻器連接，空氣冷卻器與一臺氣水分離器連接，氣水分離器與一套高效除油器連接，高效除油器與一臺冷干機連接，冷干機與三臺串連的過濾器連接；第二輛車為碳分子篩制氮設(shè)備車，車上固定裝有兩臺或四臺立式結(jié)構(gòu)的碳分子篩制氮塔，兩塔為一運行組單元，由下閥進氣組件和上閥出氣組件構(gòu)成的工藝管道分別安裝在每運行組單元上，由快接壓力軟管將下閥進氣組件與過濾器連接，上閥出氣組件與氮氣緩沖罐連接，帶有過濾器、出口調(diào)壓閥、氮氣純度檢測儀、流量計和排空裝置的氮氣罐出氣組件將氮氣緩沖罐和氮氣高壓機連接，控制箱和消音器安裝在碳分子篩制氮塔旁。
專利摘要本實用新型涉及一種車載式碳分子篩制氮設(shè)備，所有設(shè)備固定在兩輛箱式平板汽車的平板底盤上，空壓機連接緩沖罐，緩沖罐連接空氣冷卻器，空氣冷卻器連接氣水分離器，氣水分離器連接高效除油器，高效除油器連接冷干機，冷干機連接三臺串連的過濾器，過濾器連接兩臺或四臺立式結(jié)構(gòu)的碳分子篩制氮塔，由快接壓力軟管將制氮塔與過濾器連接，由工藝管道連接氮氣緩沖罐，氮氣罐出氣組件將氮氣緩沖罐和氮氣高壓機連接，本設(shè)備設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，制氮純度可在95-99.99％范圍調(diào)節(jié)，使用壽命長，可用于油田鉆井，壓出油、氣、水，輸油管道吹掃、輸送，油罐、化學(xué)品儲罐的封裝和滅火，及短時間需要大量氮氣的任何地方。
文檔編號C01B21/00GK201031143SQ20072010360
公開日2008年3月5日 申請日期2007年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者劉立群 申請人:劉立群