一种用于高纯氮气的提纯装置及其提纯方法与流程

本发明涉及氮气提纯领域，更具体地说，涉及一种用于高纯氮气的提纯装置及其提纯方法。

背景技术：

1、现有技术普遍都是利用分子筛法对氮气提纯。分子筛用工制取氮气是一种常见的方法主要是利用分子的吸附性能来分离氧气和氮气。下面是制取氮气的主要步骤：首先压缩空气、然后预处理、接着吸附分离、随后氮气收集、最后再生分子筛，再生常使用减压和加热的方法，将吸附物释放出来，使分子筛再次可用。

2、授权公告号为cn114702015b的中国专利公开了一种用于高纯氮气的提纯装置及其提纯方法，正常状态，净化球受到重力下降，将通气通道的底部通道堵住，通入气体时，气体流动具有一定的阻力，可将净化球吹起，气体经过净化球时，净化球可对气体内的部分杂质进行净化，并且由于净化球受气体吹动，其自身也会发生转动，从而导致不同的面直接面对下方的气体，从而保证了单个净化球的使用均匀性。

3、授权公告号为cn109323122b的中国专利公开了一种高效氮气纯化设备及其中间收集方法，控制系统将达标氮气冲入下腔体内，补充下腔体内氮气的消耗，同时将上腔体内纯度不达标的氮气压回氮气纯化装置中，以便于重新提纯。

4、上述第一种方法通过净化球受到重力下降，将通气通道的底部通道堵住，通入气体时，气体流动具有一定的阻力，可将净化球吹起，气体经过净化球时，净化球可对气体内的部分杂质进行净化，第二种方法通过将达标氮气冲入下腔体内，补充下腔体内氮气的消耗，同时将上腔体内纯度不达标的氮气压回氮气纯化装置中，以便于重新提纯，但是分子筛之间存在缝隙，并且圆形的分子筛之间缝隙更大，空气容易从缝隙通过，需要更多的分子筛才能达到对空气内的氮气分离的作用。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于高纯氮气的提纯装置及其提纯方法，球形分子筛与安装柱用于过盈配合，使每个球形分子筛与安装柱之间接触的位置密封性更好，使空气通过安装柱时会通过球形分子筛，使空气存储在球形分子筛的内部，使空气通过球形分子筛，而球形分子筛设置有多个，使空气通过球形分子筛为多次，对空气与空气内的氮气分离效果更好，所述球形分子筛与安装柱的截面为圆形，方便空气是一个一个通过球形分子筛的，空气与空气内的氮气分离效果更好。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

3、一种用于高纯氮气的提纯装置，包括罐体，所述罐体的外壁开设有进气口，所述罐体靠近进气口的一侧底部开设有出气口，所述罐体的内部设置有提纯机构；

4、所述提纯机构用于将空气内的氮气与空气分离，增加空气与分子筛的接触时间；

5、所述提纯机构包括与罐体固定连接的安装板，所述安装板的底部开设有多个第一圆孔，所述安装板的底部固定连接有安装柱，所述安装柱与第一圆孔的接触面表面涂覆有橡胶层，所述安装柱的内部涂覆有软橡胶，所述安装柱的内部固定连接有多个互相贴合的球形分子筛，所述球形分子筛与安装柱的截面为圆形。

6、进一步的，所述罐体的顶部固定连接有电机，所述电机的输出轴端部固定连接有旋转杆。

7、进一步的，所述安装板的顶部设置有与罐体内壁上下滑动连接的第一圆盘，所述旋转杆的底部贯穿第一圆盘，所述旋转杆与第一圆盘螺旋传动连接。

8、进一步的，所述第一圆盘的底部向第一圆孔的方向延伸形成连接杆，所述连接杆的底部固定连接有环形板，所述环形板的截面为环形，所述环形板的内壁直径小于球形分子筛的直径。

9、进一步的，所述第一圆盘的内部开设有弧形槽，所述弧形槽与第一圆孔的位置错开，所述弧形槽的内部固定连接有加热棒。

10、进一步的，所述罐体的内部处于安装柱的下端口处上下滑动连接有第二圆盘，所述罐体的内腔底部设置有降温机构。

11、进一步的，所述第二圆盘的内部开设有第三圆孔，所述第三圆孔的内部固定连接有橡胶环。

12、进一步的，所述旋转杆与第二圆盘螺旋传动连接，所述第二圆盘的顶部设置有与罐体螺旋传动连接的第一圆环，且第二圆盘与第一圆环转动连接。

13、进一步的，所述第一圆环的内表面延伸形成挡板，所述第一圆环的内部与第二圆盘的表面均开设有第二圆孔。

14、一种用于高纯氮气的提纯装置的提纯方法，包括如下步骤：

15、s1：压缩空气，将大气中的空气通过压缩机进行压缩，提高气体的密度和压力，将压缩的空气通过进气口通入罐体的内部；

16、s2：预处理，将压缩的空气通过加热棒进行预处理，去除其中的颗粒和水分，确保气体纯净度；

17、s3：吸附分离，将预处理后的气体通过球形分子筛，通过球形分子筛的吸附分离作用，被吸附的氧气分子会留在球形分子筛中，而未被吸附的氮气则通过球形分子筛脱附，使剩下的气体通过安装柱后到达第二圆盘的底部；

18、s4：降温，通过利用降温机构对将剩余气体加压降温，而温度为-196℃，使氮气以及温度高于-196℃液化的气体从气态转变为液态，而温度低于-196℃才能液化的气体通过第二圆盘后再次通过出气口排出，然后将温度升高，将呈液态的氮气转为气体排出收集。

19、相比于现有技术，本发明的有益效果：

20、1、本方案通过开设有第一圆孔，方便对安装柱进行固定，对安装柱的固定更加方便，所述第一圆孔开设有多个，增加空气通过安装板后到达安装柱内部的路径，使空气更快的通过，增加空气分离氮气的速度，通过安装柱与第一圆孔接触面为橡胶，增加安装柱与第一圆孔之间的密封性，防止空气通过第一圆孔与安装柱之间的缝隙到达安装板的底部，造成后续氮气的纯度受到影响，球形分子筛与安装柱用于过盈配合，使每个球形分子筛与安装柱之间接触的位置密封性更好，使空气通过安装柱时会通过球形分子筛，空气内的氧气存储在球形分子筛的内部，使剩余的空气通过球形分子筛，而球形分子筛设置有多个，使空气通过球形分子筛为多次，对空气与空气内的氮气分离效果更好，所述球形分子筛与安装柱的截面为圆形，方便空气是一个一个通过球形分子筛的，空气与空气内的氮气分离效果更好，有效防止将球形分子筛堆积在一起后，空气通过堆积的球形分子筛后，防止空气通过多个球形分子筛之间产生的缝隙离开，造成从球形分子筛离开的氮气内存在大量的其他气体，造成后续氮气的纯度低。

21、2、本方案通过电机驱动旋转杆旋转即可控制第一圆盘在旋转杆的表面上下移动，且第一圆盘受到罐体的限制，使第一圆盘只能竖直上下移动，使第一圆盘上下移动更加方便，环形板的截面为环形，方便对球形分子筛限制，使球形分子筛不会从安装柱的内部掉落，且连接杆的截面形状为弧形，可以更好的包裹球形分子筛，防止球形分子筛从安装柱的内部掉落，环形板的内壁直径小于球形分子筛的直径，使最底部的球形分子筛卡入环形板的内部，当第一圆盘向上移动后即可使第一圆盘带着连接杆以及环形板向上移动，方便环形板带着球形分子筛向上移动，方便将安装柱内部的球形分子筛取出，对球形分子筛的更换更加方便。

22、3、本方案通过弧形槽与第一圆孔的位置错开，方便第一圆盘向下移动时，第一圆盘可以将第一圆孔堵住，从而达到第一圆盘将安装柱堵住，防止罐体底部呈气态的氮气通过安装柱向上移动，造成纯化的氮气泄漏，所述弧形槽的内部固定连接有加热棒，当空气从弧形槽到达安装板的位置时，需要经过加热棒，通过加热棒对空气加热，对空气干燥，去除空气内的水蒸气，使后续的氮气的纯度更高。

23、4、本方案通过第三圆孔对安装柱进行限位，防止在第一圆盘处加压的空气通过安装柱时，使安装柱晃动，造成空气通过安装板或者氮气通过第二圆盘到达安装板与第二圆盘之间，造成氮气的混杂，造成氮气的纯度低，所述第三圆孔的内部固定连接有橡胶环，通过橡胶环与安装柱相贴合，再次增加第二圆盘与安装柱之间的气密性，且橡胶环为弹性的，当安装柱晃动，橡胶环可以根据自身弹性进行调节，使橡胶环始终与安装柱贴合，使装置使用更加方便。

24、5、本方案通过旋转旋转杆，旋转杆旋转即可驱动第一圆盘带着连接杆向下移动，使第一圆盘将安装柱堵住，防止空气再次通过安装柱到达第二圆盘的底部，并且防止第二圆盘的气体通过安装柱到达安装板的顶部，再一次防止气体混杂，而挡板的第二圆孔与第二圆盘的第二圆孔交错开设，方便在第一圆环没有旋转时，挡板堵住第二圆盘表面开设的第二圆孔，从而防止第二圆盘底部的空气离开，而第二圆盘带着第一圆环向上移动时，第一圆环旋转即可带着第二圆孔旋转，从而使第二圆盘表面的第二圆孔与第一圆环表面的第二圆孔重合，从而使第二圆盘底部的空间与第二圆盘与安装板之间的空间连接在一起，方便到达氮气液化温度的没有液化的气体排出。