本發(fā)明屬于高純氮制備，具體涉及一種用于高純度制備的單雙塔切換工藝及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、關(guān)于高純氮生產(chǎn)裝置的常規(guī)工藝流程，在kdn-2000nm3/h以下采用是單塔工藝流程制備，單塔工藝流程穩(wěn)定性好，但是存在負荷調(diào)節(jié)范圍大，能耗高，且提取率在50％的技術(shù)缺陷；kdn-2000nm3/h以上時采用的是雙塔工藝流程，該種方式中可增加提取率，但是帶來的是降低負荷低于1500nm3/h時系統(tǒng)就無法工作。綜上，傳統(tǒng)的單塔和雙塔生產(chǎn)工藝，無法調(diào)整負荷生產(chǎn)。因此弊端，即無法在光伏電池、鋰電池、碳纖維晶體、半導(dǎo)體、新能源材料行業(yè)廣泛適用。

2、以上背景技術(shù)部分中公開的以上信息只是用來加強對本文所描述技術(shù)的背景技術(shù)的理解，因此，背景技術(shù)中可能包含某些信息，這些信息對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說并未形成在本國已知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種用于高純度制備的單雙塔切換工藝及系統(tǒng)，將雙塔和單塔集成在一套系統(tǒng)中，采用單雙塔相互切換的工藝流程，使裝置在1600nm3/h以上負荷時使用雙塔雙冷凝工藝，在1500nm3/h以下負荷時，使用單塔工藝，通過上述方式，不僅可以滿足裝置在650nm3/h-4000nm3/h調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可以連續(xù)穩(wěn)定工作，還滿足了下游光伏電池、鋰電池等行業(yè)連續(xù)穩(wěn)定供氣的需求。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，包括：

4、并列設(shè)置的c1塔和c2塔，所述c1塔上部與c2塔頂部通過管線ⅰ連通，管線ⅰ設(shè)置閥門ⅰ，所述c2塔上部的與c1塔頂部通過管線ⅱ連通，管線ⅱ上設(shè)置有液氮泵；所述c1塔下部通過管線ⅲ以及c2塔頂部通過管線ⅳ連接到供氣系統(tǒng)，c1塔頂部與c2塔下部通過管線ⅴ連通，管線ⅴ上設(shè)置有閥門ⅱ；所述c1塔上部的氮氣出口通過管線ⅵ直接連接到用戶端。

5、進一步的，所述供氣系統(tǒng)包括依次管線連接的空氣過濾器、空氣壓縮機、空氣冷干機、空氣純化系統(tǒng)以及板式換熱器。

6、進一步的，所述板式換熱器分別連接到管線ⅲ、管線ⅳ以及管線ⅵ上。

7、進一步的，所述空氣純化系統(tǒng)包括呈并聯(lián)布設(shè)的兩個分子篩吸附器，以及分別與兩個分子篩吸附器連接的電加熱裝置，所述兩個分子篩吸附器一端均與空氣冷干機管線連接，另一端與板式換熱器管線連接；所述電加熱裝置一端與板式換熱器通過管線ⅳ連接，另一端分別與兩個分子篩吸附器管線連接。

8、進一步的，所述管線ⅰ和管線ⅱ中為純氮，管線ⅲ和管線ⅴ中為壓縮純化空氣，管線ⅳ為富氧空氣，管線ⅵ中為反流氮氣，管線ⅶ中為排放廢氣。

9、進一步的，所述空氣過濾器的一端為空氣進口，所述分子篩吸附器上設(shè)置有廢氣出口，廢氣出口處連接有用于排放廢氣的管線ⅶ。

10、本發(fā)明另一方面還提供一種基于上述的系統(tǒng)實現(xiàn)的用于高純度制備的單雙塔切換工藝，包括步驟如下：

11、1600nm3/h以上負荷工況下，使用雙塔雙冷凝工藝：

12、s1：空氣通過空氣過濾器濾除大顆粒雜質(zhì)；

13、s2：進入空氣壓縮機中將空氣壓縮到0.75mpag；

14、s3：進入空氣冷干機中進行降溫干燥處理，去除壓縮空氣中部分游離水并降溫至8-12度；

15、s4：進入空氣純化系統(tǒng)中進行純化處理，進一步去除壓縮空氣中的游離水、灰塵雜物；

16、s5：壓縮空氣通過板式換熱器降溫后通過管線ⅲ進入c1塔和c2塔中參加液氮的分離精餾；

17、s6：c2塔輸出的富氧空氣通過管線ⅳ上的空氣膨脹機進行膨脹后，經(jīng)過板式換熱器；

18、s7：c1塔上部抽出液氮經(jīng)過管線ⅰ上的閥門ⅰ到c2塔頂部，然后再從c2塔上部抽出液氮經(jīng)過管線ⅱ上的液氮泵返回至c1塔中，經(jīng)過兩次循環(huán)提升氮氣提取率后，氮氣產(chǎn)品從c1塔頂部抽出通過管線ⅵ送至板式換熱器中；

19、s8：管線ⅲ中的壓縮空氣、管線ⅳ中的富氧空氣及管線ⅵ中的氮氣產(chǎn)品共同作用于板式換熱器中，壓縮空氣進行降溫處理后進入c1塔中，氮氣產(chǎn)品經(jīng)過換熱后直接送至用戶終端使用；

20、1500nm3/h以下負荷工況下，使用單塔冷凝工藝：

21、s9：通過關(guān)閉閥門ⅰ、閥門ⅱ及液氮泵，切斷c1塔和c2塔之間的連接，僅c1塔單塔運行，氮氣產(chǎn)品從c1塔上部取出后，經(jīng)過板式換熱器后，直接送入用戶終端。

22、進一步，管線ⅳ中的富氧空氣通過板式換熱器后，再通過電加熱器進行加熱后，輸入至分子篩吸附器中進行過濾處理，處理完畢后通過管線ⅶ排放至空氣中。

23、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

24、總體而言，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供的一種單雙塔切換系統(tǒng)通過合理配置的單雙塔切換系統(tǒng)，在1600nm3/h以上負荷時使用雙塔雙冷凝工藝，在1500nm3/h以下負荷工況下，使用單塔冷凝工藝，允許在c1塔或c2塔運行時，另一塔在待機狀態(tài)，通過上述方式，不僅可以滿足裝置在650nm3/h-4000nm3/h調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可以連續(xù)穩(wěn)定工作，還滿足了下游光伏電池、鋰電池等行業(yè)連續(xù)穩(wěn)定供氣的需求。

技術(shù)特征：

1.一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，其特征在于，所述供氣系統(tǒng)包括依次管線連接的空氣過濾器、空氣壓縮機、空氣冷干機、空氣純化系統(tǒng)以及板式換熱器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，其特征在于，所述板式換熱器分別連接到管線ⅲ、管線ⅳ以及管線ⅵ上。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣純化系統(tǒng)包括呈并聯(lián)布設(shè)的兩個分子篩吸附器，以及分別與兩個分子篩吸附器連接的電加熱裝置，所述兩個分子篩吸附器一端均與空氣冷干機管線連接，另一端與板式換熱器管線連接；所述電加熱裝置一端與板式換熱器通過管線ⅳ連接，另一端分別與兩個分子篩吸附器管線連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，其特征在于，所述管線ⅰ和管線ⅱ中為純氮，管線ⅲ和管線ⅴ中為壓縮純化空氣，管線ⅳ為富氧空氣，管線ⅵ中為反流氮氣，管線ⅶ中為排放廢氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣過濾器的一端為空氣進口，所述分子篩吸附器上設(shè)置有廢氣出口，廢氣出口處連接有用于排放廢氣的管線ⅶ。

7.一種用于高純度制備的單雙塔切換工藝，基于權(quán)利要求1-6任一所述的系統(tǒng)實現(xiàn)，其特征在于，包括步驟如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種用于高純度制備的單雙塔切換工藝，其特征在于，管線ⅳ中的富氧空氣通過板式換熱器后，再通過電加熱器進行加熱后，輸入至分子篩吸附器中進行過濾處理，處理完畢后通過管線ⅶ排放至空氣中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于高純度制備的單雙塔切換系統(tǒng)及其工藝，旨在提高氮氣提取效率并滿足不同負荷工況下的氣體供應(yīng)需求。該系統(tǒng)包括并列設(shè)置的C1塔和C2塔，通過管線相互連接，配備閥門和液氮泵，以實現(xiàn)高效的氣體分離與回流。在負荷超過1600Nm<supgt;3</supgt;/h時，采用雙塔雙冷凝工藝，經(jīng)過空氣過濾、壓縮、冷干和純化處理后，壓縮空氣參與液氮分離精餾，富氧空氣經(jīng)過膨脹機后返回系統(tǒng)，實現(xiàn)循環(huán)利用，提升氮氣產(chǎn)量。在負荷低于1500Nm<supgt;3</supgt;/h時，系統(tǒng)切換至單塔冷凝工藝，C1塔獨立運行，確保氮氣的穩(wěn)定供給。通過上述方式，不僅可以滿足裝置在650Nm<supgt;3</supgt;/h?4000Nm<supgt;3</supgt;/h調(diào)節(jié)范圍內(nèi)可以連續(xù)穩(wěn)定工作，還滿足了下游光伏電池、鋰電池等行業(yè)連續(xù)穩(wěn)定供氣的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：司王皓,司靈光
受保護的技術(shù)使用者：粵豫科技集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9