CN217662426U - 一种运用于钎焊的制氮*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种运用于钎焊的制氮***，包括压缩空气净化，普氮制取和氮气纯化三个工艺流程。压缩空气净化工艺流程的组件由空气压缩机、空气储气罐、精密过滤器、冷冻式干燥机、二级过滤器、活性炭过滤器等部件组成。该***制氮机采用变压吸附式方法制取氮气，采用碳分子筛作为吸附剂，两塔并联，交替进行加压吸附和常压再生的制氮方式。其工艺流程采用10只阀门的控制方式。采用PSA变压吸附制取氮气，相比于液氮瓶优势更为明显，PSA工艺是一种简便的制氮方法，开机几分钟后就能产生氮气，能耗低，制氮成本低于深冷法空分制氮。

Description

一种运用于钎焊的制氮***

技术领域

本实用新型属于焊接领域，特别涉及一种在钎焊时制造作为保护气的氮气制备***。

背景技术

在进行钎焊焊接时，对钎焊炉内的含氧量和含水量要求是比较高的，如果气体内的含氧量和含水量偏高则会出现焊接处氧化现象导致材料报废无法使用。由于使用液氮瓶的操作、维护便捷，目前在钎焊炉中填充氮气比较常用，但是需要定期的进行添加，而且液氮购买麻烦需要依赖供应商，运输要求高，长时间支持设备运行成本高。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种运用于钎焊的制氮***，采用PSA变压吸附制取氮气，相比于液氮瓶优势更为明显，成本低：PSA工艺是一种简便的制氮方法，开机几分钟后就能产生氮气，能耗低，制氮成本低于深冷法空分制氮。性能可靠：进口微电脑控制，全自动操作，无须特别训练的操作人员，只需按下启动开关就能自动运转。氮气纯度稳定，完全由仪器监控和显示，确保所需氮气纯度。已经解决上述背景中提出的液氮需要定期的进行添加，而且液氮购买麻烦需要依赖供应商，运输要求高，长时间支持设备运行成本高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述制氮***包括空气压缩机，所述空气压缩机通过输气通道与第一空气储气罐相互连接，所述第一空气储气罐通过输气通道与过滤器相互连接，所述精密过滤器通过输气通道与冷冻式干燥机相互连接，所述冷冻式干燥机通过输气通道与二级过滤器相互连接，所述二级过滤器通过输气通道与活性炭过滤器相互连接，所述活性炭过滤器通过输气通道与第二空气储气罐相互连接，所述空气储气罐通过第四输气通道与双塔制氮机的第三输气通道相互连接，所述双塔制氮机的第一输气通道通过输气通道与氮气储气罐相互连接，所述氮气储气罐通过输气通道与预换热器相互连接，所述预换热器通过输气通道与加热器、脱氧塔、冷却塔相互连接，所述加热器通过输气通道与脱氧塔相互连接，所述冷却塔通过输气通道与吸附式干燥机相互连接，所述吸附式干燥机(通过输气通道与缓冲罐相互连接。

优选的，第四输气通道上设有用于控制气体的第三阀门；所述用于连接双塔制氮机的第一输气通道和氮气储气罐的输气通道上设有用于控制气体的第八阀门。

优选的，双塔制氮机包括第一制氮罐与第二制氮罐，第一制氮罐与第二制氮罐的顶部通过第一输气通道相互连接；第一制氮罐与第二制氮罐的中部通过第二输气通道相互连接；第一制氮罐与第二制氮罐的底部通过第五输气通道和第六输气通道相互连接；第二输气通道与第五输气通道之间通过第三输气通道相互连接。

优选的，第一制氮罐与第二制氮罐之间相互连接的第一输气通道上设有用于控制气体的第六阀门和第七阀门；第一制氮罐与第二制氮罐之间相互连接的第输气通道上设有用于控制气体的第九阀门和第十阀门；第一制氮罐与第二制氮罐之间相互连接的第五输气通道上设有用于控制气体的第一阀门和第二阀门；第一制氮罐与第二制氮罐之间相互连接的第六输气通道上设有用于控制气体的第五阀门和第四阀门。第一制氮罐与第二制氮罐之间相互连接的第六输气通道上还设有用于排杂器的第二消音器。

优选的，氮气储气罐的输出通道上设有第一流量计、第一稳压阀、第一消音器、第十一阀门和第十二阀门。所述缓冲罐的输出通道上设有第二流量计、第二稳压阀、第三消音器和第十三阀门和第十四阀门。

优选的，用于控制气体的第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门、第十二阀门、第十三阀门和第十四阀门均可以单独控制。

优选的，压缩空气净化工艺流程的组件由空气压缩机、空气储气罐、精密过滤器、冷冻式干燥机、二级过滤器、活性炭过滤器等部件组成。空气压缩机制造压缩空气进入精密过滤器除去大于3μm的微粒及大部分的油水，确保冷冻式干燥机和二级过滤器的正常使用，又经过冷冻式干燥机使其降温冷却至10度以下，将压缩空气中的水汽凝结为水，通过冷冻式干燥机内部的气水分离器分离过滤后，由自动排水阀排出。使压缩空气的大气露点达到-20℃，经过两级过滤器过滤大于0.01μm的微粒和油雾，再次经过活性炭过滤器吸附微量的油雾，保护了后端制氮机的碳分子筛使得能够更长使用时间，获得洁净压缩空气通过管道进入制氮***。

该***制氮机采用变压吸附式方法制取氮气，采用碳分子筛作为吸附剂，两塔并联，交替进行加压吸附和常压再生的制氮方式。其工艺流程采用10只阀门的控制方式。工作流程为：

步骤一：第一制氮罐吸附，第二制氮罐不吸附，压缩空气从唯一开启的第三阀门经第一阀门进入第一制氮罐升压预吸附，开始制氮过程及打开第六阀门、第八阀门输送成品氮气进储气罐。再通过上端第七阀门输送成品氮气对第二制氮罐进行解析吹扫。通过第四阀门再通过消音器将杂气排向大气。

步骤二：不等式均压，第一制氮罐工作40～60秒后，碳分子筛趋近饱和，进入3s左右的不等式均压过程,首先第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门、第十阀门全部关闭只开启第一阀门、第六阀门进入待切换流程，1、2秒后再关闭第一阀门，开启第二阀门、第七阀门、第九阀门进入不等式均压。第一制氮罐内的高压半成品氮气通过第二阀门、第六阀门、第七阀门、第九阀门进入第二制氮罐，使两个制氮罐气压一致(压力约3-4公斤)，约2秒左右完成均压。

步骤三：第二制氮罐吸附，第一制氮罐解吸，第二阀门、第三阀门打开压缩空气进入第二制氮罐，开始吸附工作，第七阀门、第八阀门打开将氮气送入氮气罐。同时，通过第五阀门打开将第一制氮罐的杂气排入大气，直至第二制氮罐完成吸附，全部阀门关闭进入均压作业。

步骤四：重复以上步骤，进而连续不断制造氮气。产出的氮气再进入氮气储气罐，再经过除尘过滤器和氮气纯度控制装置得到纯度为99.9％以上和所需的流量的普氮。

由PSA制氮***制取出来的普氮(纯度≥99.9％)先进入预换热器(脱氧后的高温氮气进行热交换)，初步提高气体温度，随后进入加热器加热至300℃左右，然后进入脱氧塔在催化剂的催化作用下，氮气中微量的氧气与碳发生反应生成二氧化碳从而制备高温高纯氮，之后再高温高纯氮流经预换热器与新流入的普氮进气热交换，利用余热节省能量并且使得成品气能更好的冷却。氮气(含有少量的二氧化碳)再经过水冷却塔冷却至较低温度后再经过特制的吸附式干燥机(使用吸附二氧化碳能力强的13X分子筛，缩短吸附式干燥机的运行切换周期，保证氮气纯度的前提下，增加吸附二氧化碳的量)处理，除去其中的二氧化碳和微量的水分，进入缓冲罐得到纯度≥99.999％和露点小于-60℃的可用于钎焊炉的高纯度洁净的氮气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、相对于使用液氮，变压吸附式制氮***是一种投资较低、见效快、设备简单、性能有保证的制氮装置。

2、氮气纯度稳定，完全由仪器监控和显示，确保所需氮气纯度。在氮气纯度要求不高、氮气用量较为恒定的场合，优势更加的明显。

3、PSA变压吸附制取氮气的话相比于液氮瓶优势更为明显，成本低：PSA工艺是一种简便的制氮方法，开机几分钟后就能产生氮气，能耗低，制氮成本低于深冷法空分制氮。性能可靠：进口微电脑控制，全自动操作，无须特别训练的操作人员，只需按下启动开关就能自动运转。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图；

图2是本实用新型的压缩空气净化流程图；

图3是本实用新型的普氮制取流程图；

图4是本实用新型的双塔制氮机时序图；

图5是本实用新型的双塔制氮机气体流向图；

图6是本实用新型的氮气纯化工艺流程图。

图中：1、空气压缩机；2、第一空气储气罐；3、精密过滤器；4、冷冻式干燥机；5、二级过滤器；6、活性炭过滤器；7、第二空气储气罐；8、第一制氮罐；91、第一消音器；92、第二消音器；93、第三消音器；101、第一流量计；102、第二流量计；111、第一稳压阀；112、第二稳压阀；12、氮气储气罐；13、第二制氮罐；14、预换热器；15、加热器；16、脱氧塔； 17、冷却塔；18、吸附式干燥机；19、缓冲罐；201、第一阀门；202、第二阀门；203、第三阀门；204、第四阀门；205、第五阀门；206、第六阀门；207、第七阀门；208、第八阀门；209、第九阀门；2010、第十阀门；2011、第十一阀门；2012、第十二阀门；2013、第十三阀门；2014、第十四阀门；211、第一输气通道；212、第二输气通道；213、第三输气通道； 214、第四输气通道；215、第五输气通道；216、第六输气通道。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，下述的实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

请参阅图1-6，本实用新型提供了一种运用于钎焊的制氮***，包括空气压缩机1，所述空气压缩机1通过输气通道与第一空气储气罐2相互连接，所述第一空气储气罐2通过输气通道与精密过滤器3相互连接，所述精密过滤器3通过输气通道与冷冻式干燥机4相互连接，所述冷冻式干燥机4通过输气通道与二级过滤器5相互连接，所述二级过滤器5通过输气通道与活性炭过滤器6相互连接，所述活性炭过滤器6通过输气通道与第二空气储气罐7相互连接，所述空气储气罐7通过第四输气通道214与双塔制氮机的第三输气通道213相互连接，所述双塔制氮机的第一输气通道211通过输气通道与氮气储气罐12相互连接，所述氮气储气罐12通过输气通道与预换热器14相互连接，所述预换热器14通过输气通道与加热器15、脱氧塔16、冷却塔17相互连接，所述加热器15通过输气通道与脱氧塔16相互连接，所述冷却塔17通过输气通道与吸附式干燥机18相互连接，所述吸附式干燥机18通过输气通道与缓冲罐19相互连接。

进一步的，第四输气通道214上设有用于控制气体的第三阀门203；所述用于连接双塔制氮机的第一输气通道211和氮气储气罐12的输气通道上设有用于控制气体的第八阀门208。

进一步的，双塔制氮机包括第一制氮罐8与第二制氮罐13，第一制氮罐8与第二制氮罐13的顶部通过第一输气通道211相互连接；第一制氮罐8与第二制氮罐13的中部通过第二输气通道212相互连接；第一制氮罐8与第二制氮罐13的底部通过第五输气通道215和第六输气通道216 相互连接；第二输气通道212与第五输气通道215之间通过第三输气通道213相互连接。

进一步的，第一制氮罐8与第二制氮罐13之间相互连接的第一输气通道211上设有用于控制气体的第六阀门206和第七阀门207；第一制氮罐8与第二制氮罐13之间相互连接的第二输气通道212上设有用于控制气体的第九阀门209和第十阀门2010；第一制氮罐8与第二制氮罐13之间相互连接的第五输气通道215上设有用于控制气体的第一阀门201和第二阀门202；第一制氮罐8与第二制氮罐13之间相互连接的第六输气通道 216上设有用于控制气体的第五阀门205和第四阀门204。

进一步的，第一制氮罐8与第二制氮罐13之间相互连接的第六输气通道216上还设有用于排杂器的第二消音器92。

进一步的，氮气储气罐的输出通道上设有第一流量计101、第二稳压阀111、第一消音器91、第十一阀门2011和第十二阀门2012。

进一步的，缓冲罐的输出通道上设有第二流量计102、第二稳压阀112、第三消音器93和第十三阀门2013和第十四阀门2014。

进一步的，用于控制气体的第一阀门201、第二阀门202、第三阀门 203、第四阀门204、第五阀门205、第六阀门206、第七阀门207、第八阀门208、第九阀门209、第十阀门2010、第十一阀门2011、第十二阀门 2012、第十三阀门2013和第十四阀门2014均可以单独控制。

工作原理：

该***制氮机采用变压吸附式方法制取氮气，采用碳分子筛作为吸附剂，两塔并联，交替进行加压吸附和常压再生的制氮方式。其工艺流程采用10只阀门的控制方式。工作流程为：

1.压缩空气净化流程

压缩空气净化工艺流程的组件由空气压缩机1、空气储气罐2、精密过滤器3、冷冻式干燥机4、二级过滤器5、活性炭过滤器6等部件组成。空气压缩机1制造压缩空气进入精密过滤器3除去大于3μm的微粒及大部分的油水，确保冷冻式干燥机4和二级过滤器5的正常使用，又经过冷冻式干燥机4使其降温冷却至10度以下，将压缩空气中的水汽凝结为水，通过冷冻式干燥机4内部的气水分离器分离过滤后，由自动排水阀排出。使压缩空气的大气露点达到-20℃，经过两级过滤器过滤5大于0.01μm的微粒和油雾，再次经过活性炭过滤器6吸附微量的油雾，保护了后端制氮机的碳分子筛使得能够更长使用时间，获得洁净压缩空气通过管道进入制氮***。

2.普氮制取流程

该***制氮机采用变压吸附式方法制取氮气，采用碳分子筛作为吸附剂，两塔并联，交替进行加压吸附和常压再生的制氮方式。其工艺流程采用10只阀门的控制方式。双塔制氮机的时序图如图4所示，双塔制氮机的气体流向图如图5所示，具体工艺流程为：

步骤一：第一制氮罐8吸附，第二制氮罐13不吸附，压缩空气从唯一开启的第三阀门203经第一阀门201进入第一制氮罐8升压预吸附，开始制氮过程及打开第六阀门206、第八阀门208输送成品进氮气储气罐12。再通过上端第七阀门207输送成品氮气对第二制氮罐13进行解析吹扫。通过第四阀门204再通过第二消音器92将杂气排向大气。

步骤二：不等式均压，第一制氮罐8工作40～60秒后，碳分子筛趋近饱和，进入3s左右的不等式均压过程,首先第二阀门202、第三阀门203、第四阀门204、第五阀门205、第七阀门207、第八阀门208、第九阀门209、第十阀门2010全部关闭只开启第一阀门201、第六阀门206进入待切换流程，1、2秒后再关闭第一阀门201，开启第二阀门202、第七阀门207、第九阀门209进入不等式均压。第一制氮罐8内的高压半成品氮气通过第二阀门202、第六阀门206、第七阀门207、第九阀门209进入第二制氮罐 13，使两个制氮罐气压一致(压力约3-4公斤)，约2秒左右完成均压。

步骤三：第二制氮罐13吸附，第一制氮罐8解吸，第二阀门202、第三阀门203打开压缩空气进入第二制氮罐13，开始吸附工作，第七阀门 207、第八阀门208打开将氮气送入氮气储气罐12。同时，通过第五阀门 205打开将第一制氮罐8的杂气排入大气，直至第二制氮罐13完成吸附，全部阀门关闭进入均压作业。

步骤四：重复以上步骤，进而连续不断制造氮气。产出的氮气再进入氮气储气罐12，再经过除尘过滤器和氮气纯度控制装置得到纯度为99.9％以上和所需的流量的普氮。

3.氮气纯化工艺流程

由PSA制氮***制取出来的普氮(纯度≥99.9％)先进入预换热器14 (脱氧后的高温氮气进行热交换)，初步提高气体温度，随后进入加热器 15加热至300℃左右，然后进入脱氧塔16在催化剂的催化作用下，氮气中微量的氧气与碳发生反应生成二氧化碳从而制备高温高纯氮，之后再高温高纯氮流经预换热器14与新流入的普氮进气热交换，利用余热节省能量并且使得成品气能更好的冷却。氮气(含有少量的二氧化碳)再经过水冷却塔17冷却至较低温度后再经过特制的吸附式干燥机18(使用吸附二氧化碳能力强的13X分子筛，缩短吸附式干燥机18的运行切换周期，保证氮气纯度的前提下，增加吸附二氧化碳的量)处理，除去其中的二氧化碳和微量的水分，进入缓冲罐得到纯度≥99.999％和露点小于-60℃的可用于钎焊炉的高纯度洁净的氮气。

工作原理：PSA制氮技术的基本原理如下：采用碳分子筛作为吸附剂，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，在吸附剂可承受压力范围内，气体压力越高，吸附剂的吸量就越大。反之，压力越低，则吸附量越小。所以当空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳等无用气体。当压力降至常压时，其对氧气、二氧化碳等无用气体没有吸附能力，所以需要对碳分子筛进行解析再生。

当氮气的纯度要求为99.999％以上时，常规的制氮机已经很难满足要求了，必须对制氮机生产出的氮气进行跟深层次的净化处理。该***使用碳载纯化的方式进行处理，其工作原理为：用变压吸附制氮机生产的99.9％以上的氮气作为处理气，此时氮气中的主要杂质是水蒸气和氧气。处理气进入碳载纯化机后，氧气在脱氧催化剂的催化作用下与碳发生氧化还原反应生成二氧化碳，在经过特殊吸干机冷却干燥和吸附二氧化碳后，得到可用于钎焊中的高纯度的氮气。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的试验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：包括空气压缩机(1)，所述空气压缩机(1)通过输气通道与第一空气储气罐(2)相互连接，所述第一空气储气罐(2)通过输气通道与精密过滤器(3)相互连接，所述精密过滤器(3)通过输气通道与冷冻式干燥机(4)相互连接，所述冷冻式干燥机(4)通过输气通道与二级过滤器(5)相互连接，所述二级过滤器(5)通过输气通道与活性炭过滤器(6)相互连接，所述活性炭过滤器(6)通过输气通道与第二空气储气罐(7)相互连接，所述空气储气罐(7)通过第四输气通道(214)与双塔制氮机的第三输气通道(213)相互连接，所述双塔制氮机的第一输气通道(211)通过输气通道与氮气储气罐(12)相互连接，所述氮气储气罐(12)通过输气通道与预换热器(14)相互连接，所述预换热器(14)通过输气通道与加热器(15)、脱氧塔(16)、冷却塔(17)相互连接，所述加热器(15)通过输气通道与脱氧塔(16)相互连接，所述冷却塔(17)通过输气通道与吸附式干燥机(18)相互连接，所述吸附式干燥机(18)通过输气通道与缓冲罐(19)相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述第四输气通道(214)上设有用于控制气体的第三阀门(203)；所述双塔制氮机的第一输气通道(211)和氮气储气罐(12)之间的输气通道上设有用于控制气体的第八阀门(208)。

3.根据权利要求1所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述双塔制氮机包括第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)，第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)的顶部通过第一输气通道(211)相互连接；第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)的中部通过第二输气通道(212)相互连接；第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)的底部通过第五输气通道(215)和第六输气通道(216)相互连接；第二输气通道(212)与第五输气通道(215)之间通过第三输气通道(213)相互连接。

4.根据权利要求3所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)之间相互连接的第一输气通道(211)上设有用于控制气体的第六阀门(206)和第七阀门(207)；第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)之间相互连接的第二输气通道(212)上设有用于控制气体的第九阀门(209)和第十阀门(2010)；第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)之间相互连接的第五输气通道(215)上设有用于控制气体的第一阀门(201)和第二阀门(202)；第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)之间相互连接的第六输气通道(216)上设有用于控制气体的第五阀门(205)和第四阀门(204)。

5.根据权利要求4所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述第一阀门(201)、第二阀门(202)、第三阀门(203)、第四阀门(204)、第五阀门(205)、第六阀门(206)、第七阀门(207)、第八阀门(208)、第九阀门(209)和第十阀门(2010)均可以单独控制。

6.根据权利要求4所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：第一制氮罐(8)与第二制氮罐(13)之间相互连接的第六输气通道(216)上还设有用于排杂气的第二消音器(92)。

7.根据权利要求1所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述氮气储气罐的输出通道上设有第一流量计(101)、第一稳压阀(111)、第一消音器(91)、第十一阀门(2011)和第十二阀门(2012)。

8.根据权利要求7所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述第十一阀门(2011)和第十二阀门(2012)均可以单独控制。

9.根据权利要求1所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述缓冲罐的输出通道上设有第二流量计(102)、第二稳压阀(112)、第三消音器(93)和第十三阀门(2013)和第十四阀门(2014)。

10.根据权利要求9所述的一种运用于钎焊的制氮***，其特征在于：所述第十三阀门(2013)和第十四阀门(2014)均可以单独控制。

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