本實用新型涉及高壓高純氮氣制取設備領域，特別涉及一種高壓大排量膜分離制氮注氮設備。

背景技術：

進入二十世紀八十年代以來，國內各大油田都開始進行各類氮氣泡沫流體的應用的早期實驗，許多國內外油田已經取得了顯著的效果，并開始大面積的推廣應用。

隨著易開發油田的不斷開采，各大油田的油氣含量越來越少，而且開采起來越來越麻煩，產油率越來越低。要想提高采油率，必須提高注入油氣井的氮氣的壓力，有些油氣田可能需要突破常規35MPa高壓氮氣才能將油井里的油氣帶出井口。目前，現有的制氮注氮設備包括膜分離系統和增壓系統，其中，增壓系統包括氮氣增壓機和與其連接的氮氣冷卻器，目前國內往復式增壓機的膜分離制氮機組壓力主要維持在15-35MPa，流量主要集中在600-1800Nm3/h，很少有設備能夠超過該壓力范圍，并同時滿足高排量，即使有高壓大排量的制氮注氮設備，但在高壓大排量的氮氣增壓機盤根處由于氮氣溫度較高，使設備無法良好的冷卻，影響使用。另外，高壓大排量的氮氣增壓機后的氮氣溫度較高，通過現有的冷卻器，冷卻效果不好，影響后續工作。

技術實現要素：

本實用新型的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種高壓大排量膜分離制氮注氮設備，解決冷卻系統與高壓增壓機不配套的問題。

本實用新型的技術方案是：一種高壓大排量膜分離制氮注氮設備，包括膜分離系統和增壓系統，所述膜分離系統包括膜組，所述增壓系統包括氮氣增壓機和與其連接的氮氣冷卻器。所述氮氣增壓機上設有盤根散熱系統，所述盤根散熱系統包括溫控閥，所述溫控閥的入口與盤根夾套出口連接，所述溫控閥的第一出口通過盤根冷卻器與盤根夾套入口連接，所述盤根冷卻器的出口與盤根夾套之間設有水泵，所述溫控閥的第二出口通過管線與水泵入口連接，所述溫控閥的第一出口與盤根冷卻器之間的管線上還設有用于補水的膨脹水箱；

所述氮氣冷卻器包括冷卻箱體，所述冷卻箱體的頂部排氣口設有風機，所述冷卻箱體的兩側設有多排氮氣列管，所述冷卻箱體的兩側設有網狀的進風口。

所述盤根冷卻器的冷卻管設置在冷卻箱體內，并與氮氣列管設置在一起。

所述水泵入口與盤根冷卻器之間的管線上設有過濾器。

所述膜組包括膜組框架以及分別安裝在膜組框架兩側的進氣匯管和出氣匯管；所述進氣匯管和出氣匯管之間安裝多組膜管；所述進氣匯管上設有空氣進口，所述出氣匯管上設有氮氣出口。

所述氮氣增壓機為氮氣出口壓力值25-50Mpa的高壓大排量增壓機。

與現有技術相比，本實用新型的主要優勢在于：

（1）能使冷卻系統與高壓大排量往復式壓縮機相匹配，冷卻效果好；

（2）能減輕高壓往復式壓縮機產生的震動；

（3）能減小本設備體積，實現合理布置；

（4）通過在氮氣增壓機處設置盤根散熱系統，能降低盤根高溫的問題。

附圖說明

圖1是本實用新型盤根散熱系統的工藝流程圖；

圖2是本實用新型氮氣冷卻器的結構示意圖；

圖3是本實用新型膜組的結構示意圖；

圖中：1.溫控閥，2.盤根夾套，3.盤根冷卻器，4.水泵，5.膨脹水箱，6.冷卻箱體，7.風機，8.氮氣列管，9.進風口，10.冷卻管，11.過濾器，12.膜組框架，13.進氣匯管，14.出氣匯管，15.膜管，16.空氣進口，17.氮氣出口。

具體實施方式

結合附圖1、圖2和圖3，對本實用新型作進一步的描述。

一種高壓大排量膜分離制氮注氮設備，包括膜分離系統和增壓系統，膜分離系統包括膜組，增壓系統包括氮氣增壓機和與其連接的氮氣冷卻器。氮氣增壓機為氮氣出口壓力值25-50Mpa的高壓大排量增壓機。

如圖1所示，氮氣增壓機上設有盤根散熱系統，盤根散熱系統包括溫控閥1，其中，溫控閥1的入口與盤根夾套2的出口連接，溫控閥1的第一出口通過盤根冷卻器3與盤根夾套2入口連接，在盤根冷卻器3的出口與盤根夾套2之間設有水泵4，溫控閥1的第二出口通過管線與水泵4入口連接，溫控閥1的第一出口與盤根冷卻器3之間的管線上還設有用于補水的膨脹水箱5。盤根夾套2為多個，分別設置在氮氣增壓機盤根處。在氮氣增壓機的盤根處外接管路，通過連接到盤根冷卻器3上，并設置冷卻水箱即膨脹水箱5，通過外接水泵4提供水循環動力，從而達到盤根降溫目的，同時在管路加裝流量計以便觀察水流情況。

冷卻時，盤根熱水從盤根夾套2里排出，經過溫控閥1識別，若溫度達到溫控閥1開啟溫度，則熱水進入盤根冷卻器3內冷卻，冷卻完后的冷水經過水泵4通過進水匯管分散到各拐的盤根，實現盤根水冷的循環，若盤根熱水的溫度達不到溫控閥1開啟溫度，則熱水不經過盤根冷卻器3直接進入水泵4，該系統流程中水泵4的主要作用是為循環提供動力，膨脹水箱5能夠實時對系統補水。

其中，氮氣冷卻器包括冷卻箱體6，如圖2所示，冷卻箱體6的頂部排氣口設有風機7，冷卻箱體6的兩側設有多排氮氣列管8，冷卻箱體6的兩側設有網狀的進風口9。由于增壓機各級氣路增壓后氣體溫度較高，為保證各級進氣溫度≤55℃，通過工況計算壓力管道規格、換熱面積、氮氣流速、風量等，根據綜合參數進行盤管布局，將氮氣冷卻器確定為上述的兩側吸風頂部排風的結構，這樣能使其與本設備配套使用，達到冷卻效果。

其中，盤根冷卻器3的冷卻管10設置在冷卻箱體6內，并與氮氣列管8設置在一起。這樣盤根冷卻器3與氮氣冷卻器組合在一起，形成組合式冷卻器，能在保證冷卻效果的同時減小設備體積。

在水泵4入口與盤根冷卻器3之間的管線上設有過濾器11。通過過濾器11可以對進入水泵4內的液體進行過濾。

如圖3所示，膜組包括膜組框架12以及分別安裝在膜組框架12兩側的進氣匯管13和出氣匯管14；在進氣匯管13和出氣匯管14之間安裝多組膜管15；進氣匯管13上設有空氣進口16，出氣匯管14上設有氮氣出口17。根據膜管的分離特性及各膜管的分離效率，經過計算，可選用兩種類型膜管混搭，固定到特制的膜組框架12上，通過進氣匯管13將經過凈化處理的壓縮空氣分散進入每根膜管15，經過膜組分離后產出的氮氣經過出氣匯管14集中收集，氣體經過膜后控制系統進入增壓機進行增壓。采用兩種不同分離效率的膜管混搭的方式能夠確保空壓機產出的壓縮空氣被有效利用。

具體工作時，通過多臺空壓機聯合工作，為膜分離系統提供穩定壓力及充足氣量的壓縮空氣；采用兩種不同分離效率的膜管混搭的方式能夠確保空壓機產出的壓縮空氣被有效利用；通過往復式高壓大排量增壓機，滿足高壓大排量氣體的壓縮，最終出口壓力值25-50Mpa；通過組合式冷卻器滿足增壓機的使用要求；由于增壓管路繁多復雜，采用三維建模裝配，避免管道出現相互沖突及無法有效固定的現象，通過優化結構方案，使布局合理，減小震動、脈動；使用時在局部應力集中或脈沖過大導致整撬振動嚴重的區域，通過管夾或支撐固定，減小整撬的震動及脈動，對增壓機進行保護。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施案例，并不用以限定本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應含在本實用新型的保護范圍之內。