本實用新型涉及氣體回收領(lǐng)域，尤其涉及一種具有多級換熱的氮氣回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

氮氣，化學(xué)式為N2，通常狀況下是一種無色無味的氣體，而且一般氮氣比空氣密度小。氮氣占大氣總量的78.08％(體積分?jǐn)?shù))，是空氣的主要成份。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冷卻至-195.8℃時，變成沒有顏色的液體，冷卻至-209.8℃時，固態(tài)氮變成雪狀的固體。氮氣的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，所以常被用來制作防腐劑。

在工業(yè)上，液氮常常作為精餾塔的冷媒，液氮在汽化吸熱后變成冷氮氣，冷氮氣溫度大約在-100℃，現(xiàn)有的氮氣回收回收設(shè)備換熱效率低，不利于冷氮氣的回收。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提出一種具有多級換熱的氮氣回收系統(tǒng)，其工作穩(wěn)定，即使出現(xiàn)故障也能利用具有備用水路和備用氣路保證氮氣回收系統(tǒng)的正常工作，且換熱效率高，利于氮氣的回收。

為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種具有多級換熱功能的氮氣回收系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)、氮氣緩沖系統(tǒng)、備用水路和備用氣路；

所述換熱系統(tǒng)設(shè)置有氮路輸入端、氮路輸出端、水路輸入端和水路輸出端，氮氣自所述氮路輸入端經(jīng)過所述換熱系統(tǒng)由所述氮路輸出端輸出至所述氮氣緩沖系統(tǒng)，水自所述水路輸入端經(jīng)過所述換熱系統(tǒng)由所述水路輸出端輸出；

所述換熱系統(tǒng)的氮路輸出端、水路輸出端、氮路輸入端和水路輸入端均設(shè)有閥門；

所述備用水路的輸入端和輸出端分別連接于所述換熱系統(tǒng)的水路輸入端和水路輸出端；

所述備用氣路的輸入端和輸出端分別連接于所述換熱系統(tǒng)的氮路輸入端和所述氮氣緩沖系統(tǒng)的輸入端；

所述備用水路和所述備用氣路均設(shè)有備用閥門；

所述換熱系統(tǒng)至少包括兩級串聯(lián)的換熱設(shè)備。

進一步，所述換熱系統(tǒng)包括兩級串聯(lián)的換熱設(shè)備，第一級換熱設(shè)備為水浴式汽化器，第二級換熱設(shè)備為板式換熱器。

進一步，所述水浴式汽化器的數(shù)量為二，所述板式換熱器的數(shù)量為一。

進一步，兩個所述水浴式汽化器組成水浴式汽化器組，所述水浴式汽化器組的水浴式水路輸出端連接于所述板式換熱器的板式水路輸入端；

所述水浴式水路輸出端和板式水路輸入端分別設(shè)有所述閥門；

所述備用水路分為第一備用水路和第二備用水路；

所述第一備用水路和第二備用水路均設(shè)有所述備用閥門；

所述第一備用水路的輸入端連接于所述換熱系統(tǒng)的水路輸入端；

所述第一備用水路的輸出端分別與所述水浴式水路輸出端、第二備用水路的輸入端和板式水路輸入端連接；

所述第二備用水路的輸出端連接于所述換熱系統(tǒng)的水路輸出端。

進一步，所述備用氣路分為第一備用氣路和第二備用氣路，且分別設(shè)有所述備用閥門；

所述第一備用氣路和第二備用氣路的輸入端均連接于所述換熱系統(tǒng)的氮路輸入端；

所述第一備用氣路和第二備用氣路的輸出端均連接于所述氮氣緩沖系統(tǒng)的輸入端；

氮氣回收系統(tǒng)還包括輔助氣路，其設(shè)有備用閥門；

所述輔助氣路的輸入端分別連接于所述第一備用氣路的輸出端、第二備用氣路的輸出端和氮氣緩沖系統(tǒng)的輸入端；

所述輔助氣路的輸出端連接于所述板式換熱器。

進一步，所述氮氣緩沖系統(tǒng)包括第一氮氣緩沖罐和第二氮氣緩沖罐；

所述第一氮氣緩沖罐的輸出端連接于所述第二氮氣緩沖罐的輸入端；

所述第一氮氣緩沖罐和第二氮氣緩沖罐之間設(shè)有增壓機。

進一步，所述第一氮氣緩沖罐設(shè)有恒壓閥。

進一步，所述第一氮氣緩沖罐的輸出端設(shè)有充裝系統(tǒng)。

進一步，所述第二氮氣緩沖罐設(shè)有安全閥。

進一步，所述換熱系統(tǒng)還包括循環(huán)水池和循環(huán)水泵。

本實用新型根據(jù)上述內(nèi)容提出一種具有多級換熱的氮氣回收系統(tǒng)，其工作穩(wěn)定，即使出現(xiàn)故障也能利用具有備用水路和備用氣路保證氮氣回收系統(tǒng)的正常工作，且換熱效率高，利于氮氣的回收。

附圖說明

圖1是本實用新型其中一個實施例的結(jié)構(gòu)原理圖。

其中：換熱系統(tǒng)51、閥門501、備用閥門502、氮路輸出端511、水路輸出端512、氮路輸入端513、水路輸入端514、水浴式汽化器515、水浴式水路輸出端5151、板式換熱器516、循環(huán)水池517、循環(huán)水泵518、板式水路輸入端5161、氮氣緩沖系統(tǒng)52、第一氮氣緩沖罐521、恒壓閥5211、放空閥5212、充裝系統(tǒng)5213、第二氮氣緩沖罐522、安全閥5221、增壓機523、備用水路53、第一備用水路531、第二備用水路532、備用氣路54、第一備用氣路541、第二備用氣路542、輔助氣路55。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。

如圖1所示，一種具有多級換熱功能的氮氣回收系統(tǒng)，包括換熱系統(tǒng)51、氮氣緩沖系統(tǒng)52、備用水路53和備用氣路54；

所述換熱系統(tǒng)51設(shè)置有氮路輸入端513、氮路輸出端511、水路輸入端514和水路輸出端512，氮氣自所述氮路輸入端513經(jīng)過所述換熱系統(tǒng)51由所述氮路輸出端511輸出至所述氮氣緩沖系統(tǒng)52，水自所述水路輸入端514經(jīng)過所述換熱系統(tǒng)51由所述水路輸出端512輸出；

所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸出端511、水路輸出端512、氮路輸入端513和水路輸入端514均設(shè)有閥門501；

所述備用水路53的輸入端和輸出端分別連接于所述換熱系統(tǒng)51的水路輸入端514和水路輸出端512；

所述備用氣路54的輸入端和輸出端分別連接于所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸入端513和所述氮氣緩沖系統(tǒng)52的輸入端；

所述備用水路53和所述備用氣路54均設(shè)有備用閥門502。

所述換熱系統(tǒng)51至少包括兩級串聯(lián)的換熱設(shè)備，更加充分地將水和冷氮氣進行熱交換，更加便于升溫后氮氣的回收，也使得水的溫度更低，更加便于需要冷卻水的工序的使用。

本實施例的所述換熱系統(tǒng)51包括兩級串聯(lián)的換熱設(shè)備，第一級換熱設(shè)備為水浴式汽化器515，第二級換熱設(shè)備為板式換熱器516。

精餾塔用液氮作為冷媒，液氮在汽化吸熱后變成冷氮氣，冷氮氣溫度大約在-100℃，來自于精餾塔的冷氮氣通過所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸入端513輸入至所述換熱系統(tǒng)51，同時，待冷卻的水通過所述換熱系統(tǒng)51的水路輸入端514輸入至所述換熱系統(tǒng)51的所述水浴式汽化器515，水和冷氮氣進行熱交換，水的溫度降低后流入所述循環(huán)水池517，經(jīng)所述循環(huán)水泵518再次進入換熱系統(tǒng)51的所述板式換熱器516充分冷卻，達到要求后自所述水路輸出端512輸出，便于其他工藝使用冷卻水。所述循環(huán)水泵518能夠為水循環(huán)提供動力，使循環(huán)水池517內(nèi)的水得到循環(huán)利用。

經(jīng)過熱交換后，冷氮氣的溫度升高變成常溫的氮氣，常溫的氮氣從所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸出端511輸出至所述氮氣緩沖系統(tǒng)52，由于氮氣的量大，先存放在所述氮氣緩沖系統(tǒng)52，便于后續(xù)對氮氣的回收。

正常的工作狀態(tài)下，所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸出端511、水路輸出端512、氮路輸入端513和水路輸入端514的閥門501均處于打開狀態(tài)，保證所述氮氣回收系統(tǒng)的正常工作。

當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，例如，所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸出端511和氮路輸入端513的所述閥門501出現(xiàn)故障，需要關(guān)閉其上的所述閥門501；打開所述備用氣路54的備用閥門502，冷氮氣便會從所述備用氣路54傳輸至所述氮氣緩沖系統(tǒng)52，保證冷氮氣的傳輸不停止，避免因所述換熱系統(tǒng)51出現(xiàn)故障而全線停產(chǎn)維修，提高所述氮氣回收系統(tǒng)的可靠性。

同樣地，所述備用水路53的工作原理與備用氣路54的工作原理相似，保證在所述換熱系統(tǒng)51出現(xiàn)故障時，水的傳輸不停止，避免因所述換熱系統(tǒng)51出現(xiàn)故障時而全線停產(chǎn)維修，提高所述氮氣回收系統(tǒng)的可靠性。

在滿足水和冷氮氣熱交換條件的前提下，所述換熱系統(tǒng)51包括兩級串聯(lián)的換熱設(shè)備能夠降低所述氮氣回收系統(tǒng)的成本，因為所述板式換熱器516的價格較所述水浴式汽化器515昂貴，第二級換熱設(shè)備為板式換熱器516能夠減少板式換熱器的氮路和水路進出口的溫差，起到保護所述減少板式換熱器的作用，增加其使用壽命。

進一步，所述水浴式汽化器515的數(shù)量為二，所述板式換熱器516的數(shù)量為一。

所述板式換熱器516的換熱效率較所述水浴式汽化器高，所以其數(shù)量為一，所述水浴式汽化器515的數(shù)量為二。

進一步，兩個所述水浴式汽化器515組成水浴式汽化器組，所述水浴式汽化器組的水浴式水路輸出端5151連接于所述板式換熱器516的板式水路輸入端5161；

所述水浴式水路輸出端5151和板式水路輸入端5161分別設(shè)有所述閥門501；

所述備用水路53分為第一備用水路531和第二備用水路532；

所述第一備用水路531和第二備用水路532均設(shè)有所述備用閥門502；

所述第一備用水路531的輸入端連接于所述換熱系統(tǒng)51的水路輸入端514；

所述第一備用水路531的輸出端分別與所述水浴式水路輸出端5151、第二備用水路532的輸入端和板式水路輸入端5161連接；

所述第二備用水路532的輸出端連接于所述換熱系統(tǒng)51的水路輸出端512。

進一步提高所述氮氣回收系統(tǒng)水路工作的可靠性，當(dāng)個別的所述閥門501或備用閥門502出現(xiàn)故障時，能夠通過操作其他所述閥門501或備用閥門502的開關(guān)，即可保證所述水浴式汽化器組和板式換熱器516的水路能夠正常獨立工作，提高所述氮氣回收系統(tǒng)的工作可靠性，也降低后續(xù)維修的難度。

例如，當(dāng)所述水浴式汽化器組的水浴式水路輸出端5151的所述閥門501出現(xiàn)故障需要將其關(guān)閉時，打開所述第一備用水路531的所述備用閥門502，打開所述板式水路輸入端5161的所述閥門501，關(guān)閉所述第二備用水路532的所述備用閥門502，水即可從所述第一備用水路531通入至所述板式換熱器516，即便所述水浴式汽化器組不能正常工作，所述板式換熱器516也能夠正常工作，避免因其中某個所述閥門501的故障而全線停產(chǎn)維修，進一步提高所述氮氣回收系統(tǒng)的可靠性。

進一步，所述備用氣路54分為第一備用氣路541和第二備用氣路542，且分別設(shè)有所述備用閥門502；

所述第一備用氣路541和第二備用氣路542的輸入端均連接于所述換熱系統(tǒng)51的氮路輸入端513；

所述第一備用氣路541和第二備用氣路542的輸出端均連接于所述氮氣緩沖系統(tǒng)52的輸入端；

氮氣回收系統(tǒng)還包括輔助氣路55，其設(shè)有備用閥門502；

所述輔助氣路55的輸入端分別連接于所述第一備用氣路541的輸出端、第二備用氣路542的輸出端和氮氣緩沖系統(tǒng)52的輸入端；

所述輔助氣路55的輸出端連接于所述板式換熱器516。

進一步提高所述氮氣回收系統(tǒng)氣路工作的可靠性，當(dāng)個別的所述水浴式汽化器515或板式換熱器516出現(xiàn)故障時，能夠通過操作其他閥門501或備用閥門502的開關(guān)，即可保證正常的所述水浴式汽化器515或板式換熱器516的氣路能夠正常獨立工作，提高所述氮氣回收系統(tǒng)的工作可靠性，也降低后續(xù)維修的難度。

進一步，所述氮氣緩沖系統(tǒng)52包括第一氮氣緩沖罐521和第二氮氣緩沖罐522；

所述第一氮氣緩沖罐521的輸出端連接于所述第二氮氣緩沖罐522的輸入端；

所述第一氮氣緩沖罐521和第二氮氣緩沖罐522之間設(shè)有增壓機523。

為了不影響精餾塔的正常操作、運行，所述第一氮氣緩沖罐521對回收的氮氣有緩沖儲存的作用；所述增壓機523的設(shè)置，增加氮氣的壓力，能夠高效地將回收的氮氣所述第一氮氣緩沖罐521的輸出端傳輸至所述第二氮氣緩沖罐522，在從所述第二氮氣緩沖罐522傳輸至用戶，為用戶持續(xù)穩(wěn)定地提供氮氣。

進一步，所述第一氮氣緩沖罐521設(shè)有恒壓閥5211。

保證所述第一氮氣緩沖罐521的壓力值在恒定的范圍內(nèi)，既能提高安全性也能提高所述第一氮氣緩沖罐521的使用壽命，避免所述第一氮氣緩沖罐521在過壓的條件下工作。

進一步，所述第一氮氣緩沖罐521的輸出端設(shè)有放空閥5212。

氮氣占空氣總量的百分之七十八，當(dāng)所述第一氮氣緩沖罐521內(nèi)的氮氣量過多時，可以通過所述放空閥5212對其放空，排到空氣中，既能保護所述第一氮氣緩沖罐521，又不破壞環(huán)境。

進一步，所述第一氮氣緩沖罐521的輸出端設(shè)有充裝系統(tǒng)5213。

本實施例的所述充裝系統(tǒng)5213包括多個充裝罐，回收的氮氣裝載在所述充裝罐內(nèi)，便于對氮氣后續(xù)的運送和利用。

進一步，所述第二氮氣緩沖罐522設(shè)有安全閥5221。

保證所述第二氮氣緩沖罐522內(nèi)處于安全的工作壓力，當(dāng)其內(nèi)壓力超壓時，能夠進行泄壓操作，提高其安全性和使用壽命。

以上結(jié)合具體實施例描述了本實用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制?；诖颂幍慕忉專绢I(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它具體實施方式，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。