CN111498817B - 氮气回收循环利用工艺及氮气回收循环利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明适用于气体回收利用技术领域，提供了一种氮气回收循环利用工艺及氮气回收循环利用系统。工艺包括以下步骤：气体分类运输，将废氮气按压力进行分类，分为高压废气和低压废气，并将高压废气和低压废气分开输送；气体混合收集，将高压废气和低压废气进行混合并收集；压缩增压，将混合后的混合废气进行压缩增压处理；冷凝分离除湿，将增压后的混合废气进行冷凝，使混合废气中的气体与溶剂分离；降压回用，将分离后的气体降压分离为高压气体和低压气体，并使高压气体和低压气体分别流入到高压用气设备和低压用气设备。本发明提供的氮气回收循环利用工艺，为不同压力的废气循环利用需求提供了工艺指导，使不同压力的废气循环利用的实施成为可能。

Description

氮气回收循环利用工艺及氮气回收循环利用系统

技术领域

本发明属于气体回收利用技术领域，更具体地说，是涉及一种氮气回收循环利用工艺及氮气回收循环利用系统。

背景技术

在制药、化工行业，氮气用于含溶剂、有爆炸危险的场所以及热干燥气、保护气、压料气、压滤气、反吹气等场合。使用后的氮气废气因为含有有机溶剂不允许直排，而且氮气的费用在0.8～1.0元/Nm3，大量氮气直排也会造成生产成本升高。为此需要对氮气循环回用。

目前常用的氮气回用工艺主要采用冷凝除湿的方式，且工艺只是对同一种压力(压强)的氮气回用，如果需要对不同压力的氮气进行循环利用，就需要建造两套循环系统分别对两种压力的氮气进行处理，循环利用成本极高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮气回收循环利用工艺，旨在解决现有工艺不能对两种压力的含溶剂气体进行同时循环利用的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种氮气回收循环利用工艺，包括以下步骤：

气体分类运输，将废氮气按压力进行分类，分为高压废气和低压废气，并将所述高压废气和所述低压废气分开输送；

气体混合收集，将所述高压废气和所述低压废气进行混合并收集；

压缩增压，将混合后的混合废气进行压缩增压处理；

冷凝分离除湿，将增压后的所述混合废气进行冷凝，使所述混合废气中的气体与溶剂分离；

降压回用，将分离后的气体降压分离为高压气体和低压气体，并使所述高压气体和所述低压气体分别流入到高压用气设备和低压用气设备。

进一步地，所述气体分类还包括：在所述将废氮气按压力进行分类，分为高压废气和低压废气，并将所述高压废气和所述低压废气分开输送之后，对所述高压废气进行初步的冷却和气液分离，得到初步减压、除湿后的高压废气。

进一步地，所述压缩增压还包括：使用所述冷凝分离后的所述溶剂对混合后的所述混合废气进行冷却。

进一步地，在所述降压回用之前还包括：

升温气体，利用所述压缩增压产生的热量对经所述冷凝分离后的气体进行升温作业。

本发明的另一目的是提供一种氮气回收循环利用系统，包括：

气体分类运输模块，用于将分类后的高压废气和低压废气分开输送；

气体混合收集模块，用于将所述高压废气和所述低压废气进行混合并收集；

压缩增压模块，用于经所述气体混合收集模块混合收集后的混合废气进行压缩增压处理；

冷凝分离模块，用于将经所述压缩增压模块增压后的所述混合废气进行冷凝，使所述混合废气中的气体与溶剂分离；以及

降压回用模块，用于将经所述冷凝分离模块分离后的气体降压分离为高压气体和低压气体，并使所述高压气体和所述低压气体分别输送流入到高压用气设备和低压用气设备。

进一步地，所述气体分类模块包括：

高压混合气体输送通道，所述高压混合气体输送通道的两端分别与高压用气设备和所述气体混合收集模块连通；

低压混合气体输送通道，所述低压混合气体输送通道的两端分别与低压用气设备和所述气体混合收集模块连通；

第一冷凝器，串接于所述高压混合气体输送通道，用于对高压混合气体进行冷却；以及

第一气液分离器，串接于所述高压混合气体输送通道并位于所述第一冷凝器之后，用于对高压混合气体进行气体和溶剂的初步分离作业。

进一步地，所述冷凝分离模块包括用于对增压后的混合气体进行冷凝的第二冷凝器以及用于使经所述第二冷凝器冷却后的混合气体气液分离的第二气液分离器，所述第二气液分离器的出气口与所述降压回用模块连通。

进一步地，所述压缩增压模块包括压缩机，所述压缩机为液环式压缩机，所述压缩机具有低压进气口、高压出气口以及溶剂进液口，所述低压进气口与所述气体混合收集模块连通，所述高压出气口与所述第二冷凝器连通，所述溶剂进液口与所述第二气液分离器的出液口连通。

进一步地，所述冷凝分离模块还包括第三气液分离器，所述第三气液分离器的进气口与所述高压出气口导通，所述第三气液分离器的出气口与所述第二冷凝器导通，所述第三气液分离器的进液口与所述第二气液分离器的出液口导通，所述第三气液分离器的出液口与所述溶剂进液口导通；

所述第三气液分离器还设有溢流管路，所述第三气液分离器与所述压缩机形成连通器结构，所述第三气液分离器内的溶剂液面与所述压缩机内的溶剂液面等高。

进一步地，所述冷凝分离模块还包括换热器，所述换热器包括换热箱体以及设有工作液的热管,所述换热箱体设有互不导通的冷凝腔和蒸发腔,所述热管包括冷凝段和与所述冷凝段连通的蒸发段,所述冷凝段设置于所述冷凝腔内,所述蒸发段设置于所述蒸发腔内,所述蒸发腔分别与所述第三气液分离器的出气口和所述第二冷凝器导通,所述冷凝腔分别与所述第二气液分离器和所述降压回用模块导通；

所述工作液在所述热管中从所述蒸发段流向所述冷凝段，实现在所述蒸发腔内对增压后的混合气体冷却降温，并在所述冷凝腔内对经所述第二气液分离器分离后的气体进行升温作业。

本发明提供的氮气回收循环利用工艺，与现有技术相比，通过将不同压力的废氮气先进行气体分类，再进行气体混合收集，之后对混合后的混合废气进行压缩增压和冷凝分离除湿，从而将混合废气中的气体与溶剂分离，最后再将分离溶剂后的气体通过降压分离得到高压气体和低压气体，实现多种不同压力的废气的循环回收利用，为共用一套系统同时处理不同压力的废氮气循环利用需求提供了工艺指导，使不同压力的废氮气循环利用的实施成为可能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的氮气回收循环利用系统的原理示意图；

图2为图1中气体分类模块、气体混合收集模块和压缩增压模块的连接原理示意图；

图3为图1中压缩增压模块和冷凝分离模块的连接原理示意图；

图4为图3中换热器的原理示意图；

图5为本发明实施例提供的氮气回收循环利用工艺的流程图。

图中：1、高压混合气体输送通道；2、低压混合气体输送通道；3、压力补偿气体输送通道；4、第一调压阀；5、第一冷凝器；6、第一气液分离器；7、喷射器；8、压缩机；9、第二冷凝器；10、第二气液分离器；11、换热器；1101、热管；11011、冷凝段；11012、蒸发段；1102、换热箱体；12、第三气液分离器；13、溢流管路；14、U型管路；15、高压气体回送通道；16、低压气体回送通道；17、第一减压阀；18、第二减压阀；19、第一疏水阀；20、第一止逆阀；21、第二止逆阀；22、第三冷凝器；23、第二疏水阀；24、高压用气设备；25、低压用气设备；26、补偿限压阀。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参见图1至图5，现对本发明提供的氮气回收循环利用工艺的实施例进行说明。本发明提供的氮气回收循环利用工艺用于同时处理、回收多种不同压力的氮气(但含有同一种溶剂)。图5示出了本发明的一个实施例提供的氮气回收循环利用工艺的实现流程，其过程详述如下：

步骤S100，气体分类运输，具体是先将高压用气设备产生的高压混合气体和低压用气设备产生的低压混合气体按压力进行分类，分为高压废气和低压废气。无论是高压混合气体还是低压混合气体，都是富含同一种溶剂的氮气混合气体(氮气废气)。

高压、低压废气合用一根收集管时，一是可能发生高压废气串入低压废气，发生串料工艺事故；二是低压废气可能进不了高压废气管，造成憋气，低压气设备不能正常使用。所以处理两种压力的废气，需要按照压力(即压强)和湿度先进行分类运输和收集。

步骤S200，气体混合收集，具体是(利用某种装置)将步骤S100处理后的高压废气和低压废气进行混合，得到混合废气，实现两种压力的废气在速度和压力上的均衡，保证进下一步在压缩增压时的气流均匀。在此步骤中，混合后的废气不会造成憋气、低压气设备不能正常使用等问题。

步骤S300，压缩增压，具体是将步骤S200混合后的混合废气进行压缩增压处理。

用增压法处理含低沸点溶剂的废气比常压效果好：含有机溶剂的废气回用首先要求除去溶剂，但采用常压低温冷凝除溶剂时，除高沸点溶剂效果还可以；对低沸点溶剂除去效果差，采用加压冷凝可增加除溶剂效果。

以处理药厂的废氮气为例(氮气中的溶剂以丙酮为例)，如废氮气中丙酮气分压5160pa时常压下需要冷却到-10℃时才能析出液体，经压缩到0.5Mpa(表压)，压缩6倍此时丙酮气分压为30960pa。此时冷却到25℃就能析出液体。反过来说，压缩到0.5Mpa(表压)冷却到-2℃(有液体析出)时丙酮气的饱和分压为8000pa，如果减压到0.3Mpa(表压)，相当于膨胀1.5倍，此时丙酮气的饱和分压为5333pa，相当于冷却到接近-10℃；如果减压到常压，相当于膨胀6倍，此时丙酮气的饱和分压为1333pa，相当于冷却到-30℃以下。由此看见，加压冷凝去除废气中的低沸点溶剂效果较好。

步骤S400，冷凝分离除湿，具体是将步骤S300增压后的混合废气进行冷凝，使混合废气中的气体与溶剂分离。在此步骤中，混合废气中的气体与溶剂得到分离和分别收集，从而达到氮气除湿的效果。

步骤S500，降压回用，具体是将分离后的气体再经过降压处理，并分离为高压气体和低压气体这两种气体，并使高压气体和低压气体分别再回流入到高压用气设备和低压用气设备中。至此，完成了两种不同压力的废气的循环回收利用。

本发明实施例提供的氮气回收循环利用工艺，与现有技术相比，通过将不同压力的废氮气先进行气体分类，再进行气体混合收集，之后对混合后的混合废气进行压缩增压和冷凝分离除湿，从而将混合废气中的气体与溶剂分离，最后再将分离溶剂后的气体通过降压分离得到高压气体和低压气体，实现多种不同压力的废气的循环回收利用，为共用一套系统同时处理不同压力的废氮气循环利用需求提供了工艺指导，使不同压力的废氮气循环利用的实施成为可能。

作为本发明提供的氮气回收循环利用工艺的一种具体实施方式，步骤S100的气体分类还包括下述操作：对高压废气进行初步的冷却和气液分离，得到初步减压、除湿后的高压干废气，该操作位于将废氮气按压力进行分类，分为高压废气和低压废气，并将高压废气和低压废气分开输送之后，实际上对高压废气进行初步的冷却和气液分离也可认为是在对高压废气输送中进行的。对高压废气进行初步冷却和气液分离(即气体和溶剂的初步分离)，可以将高压废气降压并减少湿度，增强除溶剂效果，后续的步骤S200气体混合收集就是混合初步减压、除湿后的高压废气和低压废气，这样可有效降低两种气体混合的混合气的溶剂气分压，并利于两种不同压力气体的混合。

作为本发明提供的氮气回收循环利用工艺的一种具体实施方式，步骤S300压缩增压还包括下述操作：使用步骤S400冷凝分离后的溶剂对步骤S200气体混合收集中混合后的混合气体进行冷却。应该了解的，上述冷却操作应该是与操作“将混合后的混合废气进行压缩增压处理”同步进行的，即边进行压缩增压边进行冷却作业。

压缩增压过程同时是升温过程，采用普通的压缩机，一般排气温度较高(可达70～80℃)，废氮气中含大量低沸点溶剂，高温高压排气存在较大安全隐患。为此我们采用液环压缩机进行增压操作，并在液环压缩机内部通入冷却流体，以实现边进行压缩增压边进行冷却作业。但是该冷却流体不能是气体，也不能是其他液体，因为会使混合废气可能冲入更多杂质。为了我们可引入步骤S400冷凝分离后的溶剂，该溶剂与混合废气中的溶剂成分相同，不会带来更多废气，同时步骤S400冷却分离后的溶剂本身具有较低的温度，所以可以对液环压缩机内混合气体进行降温，并将排气温度控制到30℃以内(低于溶剂沸点)，从而保证压缩机安全运行。

作为本发明提供的氮气回收循环利用工艺的一种具体实施方式，在步骤S500降压回用之前以及步骤S400冷凝分离之后还包括步骤：

S410升温气体，具体地是对步骤S400冷凝分离后的气体进行升温作业。因步骤S400冷凝分离后气体温度低，而使用气体的场合大都需要常温或高温气体，所以需要对步骤S400冷凝分离除湿后的气体加热升温后在降压回用，降低供气中的相对湿度，恢复氮气的干燥吸湿能力。

可选地，步骤S410升温气体是利用步骤S300压缩增压中所产生的压缩热量对冷凝分离除湿后的气体进行加热升温。

请参见图1至图4，本发明还提供了氮气回收循环利用系统，用于同时处理不同压力的氮气，基于(应用了)上述实施例中的氮气回收循环利用工艺，或者可以说上述实施例中的氮气回收循环利用工艺是需要借助本发明实施例提供的氮气回收循环利用系统才得以实施。

本发明实施例提供的氮气回收循环利用系统包括气体分类运输模块、气体混合收集模块、压缩增压模块、冷凝分离模块以及降压回用模块。

其中，气体分类运输模块，用于将高压混合气体和低压混合气体按压力进行分类，分为高压废气和低压废气并进行分别输送。气体分类运输模块具体实现步骤S100气体分类运输的作业。

气体混合收集模块，用于将所述高压废气和所述低压废气进行混合并收集。气体混合收集模块具体实现步骤S200气体混合收集的作业。

压缩增压模块，用于经气体混合收集模块混合收集后的混合废气进行压缩增压处理。压缩增压模块具体实现步骤S300压缩增压的作业。

冷凝分离模块，用于将经压缩增压模块增压后的混合废气进行冷凝，使混合废气中的气体与溶剂分离。冷凝分离模块具体实现步骤400冷凝分离除湿的作业。

降压回用模块，用于将经冷凝分离模块分离后的气体降压分离为高压气体和低压气体，并使高压气体和低压气体分别输送流入到高压用气设备和低压用气设备。降压回用模块具体实现步骤500降压回用的作业。

本发明实施例提供的氮气回收循环利用系统，与现有技术相比，通过设置气体分类运输模块实现将不同压力的废氮气先进行气体分类和运输，设置气体混合收集模块实现对不同压力的废氮气进行气体混合收集，设置压缩增压模块和冷凝分离模块实现对混合后的混合废气进行压缩增压和冷凝分离，最后通过设置降压回用模块实现降压分离得到高压气体和低压气体，最终在一套系统上实现多种不同压力的废氮气的循环回收利用，节约回收成本。

请参见图1和图2，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，气体分类运输模块包括：高压混合气体输送通道1、低压混合气体输送通道2、第一冷凝器5以及第一气液分离器6。

其中，高压混合气体输送通道1的两端分别与高压用气设备和气体混合收集模块连通；低压混合气体输送通道2的两端分别与低压用气设备和气体混合收集模块连通。高压混合气体输送通道1和低压混合气体输送通道2分别用于分类后的高压混合气体和低压混合气体的输送。

第一冷凝器5串接于高压混合气体输送通道1中，用于先对高压混合气体进行冷却；第一气液分离器6也串接于高压混合气体输送通道1并沿着高压混合气体的流动方向位于第一冷凝器5之后，用于对高压混合气体进行气体和溶剂的初步分离作业。在第一冷凝器5和第一气液分离器6实现“对所述高压湿废气进行冷却和气液分离，得到降压后的干废气”的操作步骤。

请参见图1和图2，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，气体混合收集模块包括喷射器7，喷射器7具有喷射器第一进口、喷射器第二进口以及喷射器出口，喷射器第一进口和喷射器第二进口分别与低压混合气体输送通道2和高压混合气体输送通道1导通，喷射器出口与压缩增压模块导通。喷射器7，可选用现有技术中的喷射泵，其能够实现高压气和低压气的混合，避免高低压相互影响，实现混合气体速度和压力的均衡，保证进压缩机的气流均匀；喷射器对低压气有增压作用，提高压缩机的工作效率。

请参见图1和图2，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，低压混合气体输送通道2和高压混合气体输送通道1上分别设置了第一止逆阀20和第二止逆阀21，以防止废气混合时发生气体回流倒灌。

请参见图1和图3，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，冷凝分离模块包括用于对增压后的混合气体进行冷凝的第二冷凝器9以及用于使经第二冷凝器9冷却后的混合气体再进行气液分离的第二气液分离器10，第二气液分离器10的出气口与降压回用模块连通。第二气液分离器10的进气口与第二冷凝器9的出气口相连通。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，第二冷凝器9采用可拆板壳式换热器，氮气走壳程，压降≤2kpa(是壳管换热器1/20)，设备占地面积小，后期可拆维修方便。

请参见图1、图2和图3，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，压缩增压模块包括压缩机8，压缩机8具有低压进气口、高压出气口以及溶剂进液口，低压进气口与气体混合收集模块(具体是喷射器出口)连通，高压出气口与第二冷凝器9连通，溶剂进液口与第二气液分离器10的出液口连通，第二气液分离器10收集到的低温分离溶剂可以流入压缩机8内，以对压缩机8内的混合气体进行冷却降温。本实施例提供的硬件和连接关系可以实现步骤“使用所述冷凝分离后的所述溶剂对混合后的所述混合气体进行冷却”的作业操作。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，压缩机8为液环压缩机，其可用同一种溶剂做压缩机冷却液，将排气温度控制到30℃以内(低于溶剂沸点)，从而保证压缩机8安全运行。此外，采用液环压缩机增压，其排气温度控制到35℃以内(低于溶剂沸点)比其他类型的压缩机(排气温度高达70-80℃)更安全。

请参见图1、图3和图4，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，冷凝分离模块还包括换热器11，换热器11包括换热箱体1102以及设有工作液的热管1101。换热箱体1102内设有互不导通的冷凝腔和蒸发腔,换热管1101包括冷凝段11011和与冷凝段11011连通的蒸发段11012,冷凝段11011设置于冷凝腔内,蒸发段11012设置于蒸发腔内。

蒸发腔分别与压缩增压模块(具体是高压出气口或第三气液分离器12的出气口)和第二冷凝器9的进气口导通,冷凝腔分别与第二气液分离器10的出气口和降压回用模块导通。工作液在热管1101腔中从蒸发段11012流向冷凝段11011，实现在蒸发腔内对增压后的混合气体冷却降温，并在冷凝腔内对经第二气液分离器10分离后的气体进行升温作业。热管1101为现有技术，其材质中具有吸液芯结构，当热管1101的一端(即蒸发段11012)受热时工作液蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料(即吸液芯结构)靠毛细力的作用流回蒸发段11012。如此循环往复，热量由热管1101的一端传至另—端。

换热器11可实现步骤“升温气体，对分离后的气体进行升温作业”的作业操作。工作液在蒸发段11012中蒸发吸热，从而在小压差推动下进入冷凝段11011中放热冷凝，工作液在换热器11中可以在不消耗外部动力的情况下同时降低了冷却水和蒸汽的消耗，实现了降低生产成本的目标。换热器11的热管1101内的工作液作为换热介质顺势参与两次换热，从而节约整个系统的冷量(主要是第二冷凝器9)和热量(主要是换热器11中冷媒)输入。

请参见图1和图3，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，冷凝分离模块还包括第三气液分离器12，第三气液分离器12的进气口与高压出气口导通，第三气液分离器12的出气口与第二冷凝器10(或者说是与换热器11的蒸发腔)导通，第三气液分离器12的进液口与第二气液分离器10的出液口导通，第三气液分离器12的出液口与溶剂进液口导通。

第三气液分离器12还设有溢流管路13，溢流管路13中设有第二疏水阀23，第三气液分离器与压缩机8(的内腔)形成连通器结构，第三气液分离器12内的溶剂液面与压缩机8内的溶剂液面等高。利用上述结构，可使第三气液分离器12溶剂液面与压缩机内的溶剂液面始终等高，借助物理手段而非电子传感器避免压缩机8的缺液现象，更加可靠。从压缩机8进气第三气液分离器12的废气中含大量溶剂保证液面不会下降，多余的溶剂通过第三气液分离器12的溢流管路13排走不会出现高液面。

请参见图1和图3，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，第三气液分离器12的出液口和压缩机8的溶剂进液口之间设有第三冷凝器22，已对流入到压缩机8内的溶剂进一步冷却。

请参见图1和图3，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，第三气液分离器12的进液口和第二气液分离器10的出液口之间通过U型管路14连通，一方面可增加汽液分离效果；另一方面可通过液封避免气流短路。

请参见图1，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，降压回用模块包括：高压气体回送通道15、低压气体回送通道16、第一减压阀17以及第二减压阀18。

其中高压气体回送通道15的两端分别与高压用气设备和冷凝分离模块连通；低压气体回送通道16的两端分别与低压用气设备和冷凝分离模块连通；第一减压阀17串接于高压气体回送通道15中，用于将经冷凝分离模块分离后的气体降压为高压气体；第二减压阀18，串接于低压气体回送通道16中，用于将经冷凝分离模块分离后的气体降压为低压气体。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，为了实现本系统的多工况自控设计，本发明实施例提供的氮气回收循环利用系统还包括控制模块，控制模块与压缩机8电性连接，以控制压缩机8的启停。

请参见图1和图2，作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，气体分类模块还包括压力补偿气体输送通道3以及串接于压力补偿气体输送通道3上的第一调压阀4，压力补偿气体输送通道3的一端与高压气源连通，压力补偿气体输送通道3的另一端与高压混合气体输送通道1导通，第一调压阀4可以是气体减压阀结构，第一调压阀4通过接收控制模块的信号进行动作。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，压缩机8的低压进气口设有第一压力传感器，第一压力传感器与控制模块电性连接，第一压力传感器可以实时监控低压进气口的压力，当压缩机8的低压进气口的压力低于一定压力值时，控制模块就会控控制压缩机8停机，以避免抽真空操作损坏压缩机8。

压缩机8的高压出气口设有第二压力传感器，第二压力传感器与控制模块电性连接，第二压力传感器可以实时监控高压出气口的压力，当压缩机8的高压出气口的压力大于一定压力值时，控制模块就会控制压缩机8停机。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，压缩机8的溶剂循环液流量不足是压缩机8损坏的主要原因，为避免断流或进出口逆差(即高压出气口压力低于低压进气口造成压缩机腔体内无工作液)，特在压缩机8与第三冷凝器22之间的管路上安装了流量传感器，以监控压缩机8的溶剂进液口的溶剂流入流量；还在第三气液分离器12中安装监测第三气液分离器12内溶剂液面高度的液位传感器，以监控第三气液分离器12内的液高(也就是监测压缩机8内的溶剂液高)。液位传感器和流量传感器分别与控制模块电性连接。

当第三气液分离器12内的液高低于设定高度值或者流量传感器监测到流量小于设定流量值时，控制模块就控制压缩机8停机。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，第一减压阀17、第二减压阀18和第一调压阀4均为电控气动式减压阀结构，其可以便于调整出口压力，第一减压阀17、第二减压阀18和第一调压阀4分别与控制模块电性连接，便于控制模块进行各阀出口压力的调整控制。

作为本发明提供的氮气回收循环利用系统的一种具体实施方式，控制模块的控制功能中还增加压缩机8停机前的调节功能，通过预先调节尽可能避免停机。在前面提及的“压缩机工作液低流量停机”中，溶剂流量主要靠压缩机低压进气口和高压出气口的压差来决定，当这个进出口压差(即低压进气口和高压出气口的压差)低时造成低流量。为此在设计低流量报警停机的同时要设计预先调节进出口压差措施尽可能避免停机：

其一，第一调压阀4的启停由进出口压差信号控制，当进出口压差小于一定值，控制模块才给第一调压阀4信号，使第一调压阀4能够进行动作。同时，压力补偿气体输送通道3上还串接了一个补偿限压阀26，因为第一调压阀4开度太大或造成进口压力高，进出口压差太小出现工作液低流量停机，所以设计补偿限压阀26控制补氮气最高压力。补偿限压阀26就是一种控制管路最高气体压力的阀，其可以是溢流阀等结构。

其二，在清洗用气设备等特殊工况时用气量太大使用气端压力降低太多，此时如继续开大第一减压阀17或者第二减压阀18，必然造成压缩机8高压出气口压力太低(进出口压差太小，极端情况下高压出气口压力低于低压进气口压力出现反压差，压缩机8无工作液流入)。一般在用气端压力下降较多时，按正常自控程序设计为保证用气设备使用是先开大第一减压阀17或者第二减压阀18，但第一减压阀17或者第二减压阀18开大后压缩机8高压出气口压力同时随着下降，如不限制开度，开大到一定开度后会形成压缩机8的进出口压差太小。压缩机8进出口压差是压缩机冷却液循环的动力，压差太小造成压缩机冷却液循环量不足，压缩机8会损坏。

出现这种异常情况下，保证用气设备的使用退居第二位，保证压缩机8不损坏上升到第一位，此时就要限制第一减压阀17或者第二减压阀18开度，当异常情况出现时，用气设备实际上已处在非正常生产状态，通过限制第一减压阀17或者第二减压阀18开度一般不会造成生产损失。低压用气设备25用气异常时(通过流量计判断)限制第二减压阀18的最大开度；高压用气设备24用气异常时(通过流量计判断)限制第一减压阀17的开度。

为避免上述压缩机8的进出口压差太小需要具体设计两个控制策略：

A、在控制策略里设定一个进出口压差最低值，在进出口压差接近或等于最低值的情况下，采用逆向调节，即不保证进用气设备的压力，只保证压缩机8高压出气口压力(从而保证进出口压差避免停机)。这种情况下即使进用气设备的压力再低也是关小第一减压阀17或第二减压阀18。

B、在控制策略里，只有进出口压差大于最低值时，第一减压阀17或第二减压阀18才进行正向操作，保证进设备的压力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.氮气回收循环利用工艺，用于同时处理含有同一种溶剂的不同压力的氮气，其特征在于，包括以下步骤：

气体分类运输，将废氮气按压力进行分类，分为高压废气和低压废气，并将所述高压废气和所述低压废气分开输送；

气体混合收集，利用喷射器将所述高压废气和所述低压废气进行混合并收集；

压缩增压，将混合后的混合废气进行压缩增压处理；

冷凝分离除湿，将增压后的所述混合废气进行冷凝，使所述混合废气中的气体与溶剂分离；

降压回用，将分离后的气体降压分离为高压气体和低压气体，并使所述高压气体和所述低压气体分别流入到高压用气设备和低压用气设备。

2.如权利要求1所述的氮气回收循环利用工艺，其特征在于，所述气体分类还包括：在所述将废氮气按压力进行分类，分为高压废气和低压废气，并将所述高压废气和所述低压废气分开输送之后，对所述高压废气进行初步的冷却和气液分离，得到初步减压、除湿后的高压废气。

3.如权利要求1所述的氮气回收循环利用工艺，其特征在于，所述压缩增压还包括：使用所述冷凝分离后的所述溶剂对混合后的所述混合废气进行冷却。

4.如权利要求1-3任一项所述的氮气回收循环利用工艺，其特征在于，在所述降压回用之前还包括：

升温气体，利用所述压缩增压产生的热量对经所述冷凝分离后的气体进行升温作业。

5.氮气回收循环利用系统，基于如权利要求1所述的氮气回收循环利用工艺，用于同时处理不同压力的氮气，其特征在于，包括：

气体分类运输模块，用于将分类后的高压废气和低压废气分开输送；

气体混合收集模块，用于将所述高压废气和所述低压废气进行混合并收集；

压缩增压模块，用于经所述气体混合收集模块混合收集后的混合废气进行压缩增压处理；

冷凝分离模块，用于将经所述压缩增压模块增压后的所述混合废气进行冷凝，使所述混合废气中的气体与溶剂分离；以及

降压回用模块，用于将经所述冷凝分离模块分离后的气体降压分离为高压气体和低压气体，并使所述高压气体和所述低压气体分别输送流入到高压用气设备和低压用气设备；

所述气体分类模块包括：

高压混合气体输送通道，所述高压混合气体输送通道的两端分别与高压用气设备和所述气体混合收集模块连通；

低压混合气体输送通道，所述低压混合气体输送通道的两端分别与低压用气设备和所述气体混合收集模块连通；

压力补偿气体输送通道，所述压力补偿气体输送通道上串接有第一调压阀，所述压力补偿气体输送通道的一端与高压气源连通，所述压力补偿气体输送通道的另一端与所述高压混合气体输送通道导通；

第一冷凝器，串接于所述高压混合气体输送通道，用于对高压混合气体进行冷却；以及

第一气液分离器，串接于所述高压混合气体输送通道并位于所述第一冷凝器之后，用于对高压混合气体进行气体和溶剂的初步分离作业；

所述气体混合收集模块包括喷射器，所述喷射器具有喷射器第一进口、喷射器第二进口以及喷射器出口，所述喷射器第一进口和所述喷射器第二进口分别与所述低压混合气体输送通道和所述高压混合气体输送通道导通，所述喷射器出口与所述压缩增压模块导通。

6.如权利要求5所述的氮气回收循环利用系统，其特征在于，所述冷凝分离模块包括用于对增压后的混合气体进行冷凝的第二冷凝器以及用于使经所述第二冷凝器冷却后的混合气体气液分离的第二气液分离器，所述第二气液分离器的出气口与所述降压回用模块连通。

7.如权利要求6所述的氮气回收循环利用系统，其特征在于，所述压缩增压模块包括压缩机，所述压缩机为液环式压缩机，所述压缩机具有低压进气口、高压出气口以及溶剂进液口，所述低压进气口与所述气体混合收集模块连通，所述高压出气口与所述第二冷凝器连通，所述溶剂进液口与所述第二气液分离器的出液口连通。

8.如权利要求7所述的氮气回收循环利用系统，其特征在于，所述冷凝分离模块还包括第三气液分离器，所述第三气液分离器的进气口与所述高压出气口导通，所述第三气液分离器的出气口与所述第二冷凝器导通，所述第三气液分离器的进液口与所述第二气液分离器的出液口导通，所述第三气液分离器的出液口与所述溶剂进液口导通；

所述第三气液分离器还设有溢流管路，所述第三气液分离器与所述压缩机形成连通器结构，所述第三气液分离器内的溶剂液面与所述压缩机内的溶剂液面等高。

9.如权利要求8所述的氮气回收循环利用系统，其特征在于，所述冷凝分离模块还包括换热器，所述换热器包括换热箱体以及设有工作液的热管,所述换热箱体设有互不导通的冷凝腔和蒸发腔,所述热管包括冷凝段和与所述冷凝段连通的蒸发段,所述冷凝段设置于所述冷凝腔内,所述蒸发段设置于所述蒸发腔内,所述蒸发腔分别与所述第三气液分离器的出气口和所述第二冷凝器导通,所述冷凝腔分别与所述第二气液分离器和所述降压回用模块导通；

所述工作液在所述热管中从所述蒸发段流向所述冷凝段，实现在所述蒸发腔内对增压后的混合气体冷却降温，并在所述冷凝腔内对经所述第二气液分离器分离后的气体进行升温作业。

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