[实用新型]高纯氧除氮装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧气中去处氮气的装置，特别涉及一种用电解工艺生产氧气过程中去处氮气得到更高纯度氧气的装置。

背景技术

一般的高纯氧制取都是以电解水获得的氧气经脱氢除水工艺获得。由于电解水工艺采用的原料是经反渗透及离子交换所得的纯净水，所包含气体杂质主要是溶解在水中的空气，因此电解水产生的氧气中主要杂质是氢气、氮气、水分，二氧化碳及甲烷等杂质，在所述杂质中氢气、水分、二氧化碳及甲烷都是比较容易去除的，其中氮气作为惰性气体是比较难以去除的。经过电解净化但没有去除氮的氧气目前已经可以达到99.5％以上，属于高纯氧中的优等标准。由于水中的溶解氮及管道系统的渗透空气等因素，得到的高纯氧中含氮量一般在20ppm左右，水分为环境温度下的饱和蒸汽量。

电解水产生的氧气根据其杂质特点，制取高纯氧的纯化工艺主要考虑脱氢、干燥及吸附部分二氧化碳等杂质，目前在这些方面是比较容易实现的。而含氮量是否达到高纯氧标准，主要取决于原料水及管道系统，一般无法控制。经以上纯化工艺制取的高纯氧，其含氮量均在20ppm左右。目前还没有比较理想的氧气除氮工艺，使其达到几个ppm级。也就是说一旦氮气在氧气中存在，消除是比较困难的。

目前也有部分气体厂家采用低温冷冻分馏氧气中存在的氮气杂质，这种方法设备投入大，运行成本高，效果也不是很理想。

发明内容

本发明为了克服上述缺点，提供了一种既能有效去除氧气中含有的微量氮气杂质，又能不改变现有生产工艺流程的氧气布散系统，使原料水在进入电解系统前就有效减低溶解在其中的含氮量。

本发明的技术方案是：一种高纯氧除氮装置，包括水箱，水箱中设有电解系统，水箱下设有补水泵，水箱是贮存原料水的容器；补水泵将原料水注入电解槽以补充电解过程中损耗的原料水。电解过程是在密闭的设备管道系统中进行的，产生的氢气和氧气在电解槽中已被石棉隔膜隔离，该膜可以隔离分子但可以使离子穿过，分别形成气液混合流，通过各自接口流入气液分离器进行沉降分离，水箱内部设有布散管路，布散管路上设有小孔，还包括有氧气集装格通过减压阀和软管连接至布散管路，水箱顶部设有一个连通水箱内部与外部的小软管，水箱底部还设有玻璃管液面计以防止断水。

所述布散管路是在水箱内1/4的高度处横向均布3根的分管，上面打有许多冒气的小孔，3根管子贯穿整个水箱，在水箱外一侧会合成总管。

原有水箱为一敞开式容器，上面有敞开的加料口用以补充KOH电解质，随原料水一起补入电解系统，一个充满普氧的集装格通过一减压气及软管连接到布散管的总管接口。为防止空气从加料口大量进入水箱，对该加料口进行封闭处理，上面开一小口连接一细小的软管，以便充入的氧气排入大气，而不至使水从玻璃管液面计的玻璃管中压出。

本实用新型氧气布散系统的运作方式如下：

每次电解设备启动运行前1小时，打开氧气集装格供气总阀，调节减压器，看到水箱内整个气体分布管小孔均有气泡冒出，关严水箱加料口。将溶解在水中的氮气充分置换，并使水箱上部空间充满氧气，保证完全隔离空气。在启动电解设备前，气量应适当调大，以便置换充分，在设备运行时将气量调至排气管有气排出即可，直至设备停机。

本实用新型主要是在现有通过电解获得高纯氧的设备中加入氧气布散系统和普氧集装格，在电解进行前，在水箱内充入普氧置换原料水中的氮气等杂质，该氧气布散保护系统，改造简单，投入极低，操作方面，无能源消耗，仅消耗少量量普氧，且得到的电解氧气含氮量在5ppm左右，解决了高端气体市场的需要。

附图说明

图1为本实用新型结构图；

图2为图1中布散管路的结构图。

其中：1、氧气集装格，2、减压阀，3、布散管路，4、水箱，5、补水泵，6、细小软管，7、阀门，8、电解系统，21、分管，22、总管，23、小孔。

具体实施方式

如图1、图2所示的高纯氧除氮装置，包括水箱4，水箱中设有电解系统8，水箱下设有补水泵5，，补水泵5和水箱之间通过管路和阀门7连接，水箱是贮存原料水的容器；补水泵将原料水注入电解槽以补充电解过程中损耗的原料水。水箱内部设有布散管路3，布散管路上设有小孔23，布散管路是在水箱内1/4的高度处横向均布3根的不锈钢分管，上面打有许多冒气的小孔23，布散管路在水箱内由三根不锈钢分管21组成，在水箱外一侧会合成总管22。氧气集装格1通过减压阀2和软管连接至布散管路，水箱顶部设有一个连通水箱内部与外部的细小软管6。