CN102635722B - 双塔吸附制氮机阀门启闭时序控制 - Google Patents

Abstract

产品纯度与产率高，成本柢的双塔吸附制氮机阀门启闭时序控制，A塔下端连有管一，B塔下端连有管二，设有管三、管四、……、管十二和管十三，设有相应的阀一、阀二、……、阀八和阀九，时序控制开始前管十一上的减压阀开启，其它阀全部关闭；时序控制开始，0秒时开启阀二、阀三、阀五、阀七和阀十；第45秒时关闭阀二；第57秒时关闭阀十；第58秒时打开阀六；第58.5秒时打开阀四和阀八，关闭阀三和阀七；第60秒时打开阀一、阀七和阀十，关闭阀五和阀八；第105秒时关闭阀一；第117秒时关闭阀十；第118秒时打开阀五；第118.5秒时打开阀三和阀九，关闭阀四和阀七；第12秒时返回至所述时序控制开始。本发明适合作变压吸附制氮。

Description

双塔吸附制氮机阀门启闭时序控制

技术领域

本发明涉及制双塔结构制氮机工作时间程序控制，特别是双塔结构制氮机阀门的时间程序控制。

背景技术

变压吸附（PSA）制氮机是以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，利用碳分子筛对氧气和氮气选择性吸附的特性，使氮和氧分离，制取氮气。经纯化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。当加压的空气流经吸附器时，由于空气动力学效应，氧在碳分子筛微孔中的扩散速率远大于氮，氧被碳分子筛优先吸附，氮便在气相中被富集起来，最终形成成品氮气输出。碳分子筛吸附了氧分子后活性降低，至饱和吸附时失去活性。在生产周期中，通过碳分子筛在一时段内吸氧产氮，另一时段内则需对碳分子筛脱氧再生。一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸氧产氮，另一塔脱氧再生，交替循环。双塔结构制氮设备主体部分主要是两个吸附塔以及与之关联的管道、阀门等。管道有输送原料气的、成品气的、再生用气的、再生废气的等，阀门设置于这些管道，是气路开启与关闭的器件。PSA双塔结构制氮机中阀门启闭通过可编程序控制器（PLC）控制。这种控制为定时段的开启与关闭，可称启闭时序控制。由A塔、B塔组成的双塔吸附制氮机中，A、B塔交替吸附产气和脱附再生。在生产的半个周期内，A塔开始产气，B塔开始再生，B塔再生结束，停止进原料气，两塔上部均压开始，两塔中下部均压开始，均压结束并B塔开始工作，同时A塔开始再生，这些时间点上均牵涉相关阀门的开启与关闭。这些阀门开启与关闭的时序控制对制氮作业致关重要，它直接关系到氮气纯度、同规格设备的产氮量以及生产过程中的能耗。已有技术对PSA双塔吸附制氮机阀门开启与关闭的时序控制，没有规律可循，也没有相应的教程、范本或教导，只有通过反复摸索试验，积累经验，得到相对优化的或场合上最佳的方案。

发明内容

本发明要解决双塔吸附制氮机优化生产时各阀门开启与闭的时序控制无现成方案，导致生产不能优化的问题，所述优化生产或生产优化，主要是指生产效率提高，成本降低，包括设备与材料使用寿命延长，安全性、环保性提高等方面。

为解决上述问题，本发明双塔吸附制氮机阀门启闭时序控制采用的技术方案是，所述制氮机具有A塔和B塔，A塔下端连有管一，B塔下端连有管二，管一和管二之间并连有管三和管五，管三上旁接有管四，管五上旁接有管七，管七上旁接有管六，A塔、B塔中部跨连有管八，管七上端旁接于管八，A塔上端连有管九，B塔上端连有管十，管九和管十之间并连有管十一和管十二，管十二上旁接有管十三；管三上于管四旁接点两侧各设有阀一和阀二，管五上于管七旁接点两侧各设有阀三和阀四，管六上设有阀十，管八上于管七旁接点两侧各设有阀八和阀九，管十二上于管十三旁接点两侧各设有阀五和阀六，管十三上设有阀七，管十一上设有减压阀；相对于B塔所述阀一、阀三、阀五和阀八靠近并对应于A塔，相对于A塔所述阀二、阀四、阀六和阀九靠近并对应于B塔；管六外端为空气入口端，管十三外端为氮气出口端，管四外端连有消音器；时序控制开始前所述管十一上的减压阀开启，其它所述阀全部关闭；

其特殊之处是：

时序控制开始，0秒时开启阀二、阀三、阀五、阀七和阀十；

第45秒时关闭阀二；

第57秒时关闭阀十；

第58秒时打开阀六；

第58.5秒时打开阀四和阀八，关闭阀三和阀七；

第60秒时打开阀一、阀七和阀十，关闭阀五和阀八；

第105秒时关闭阀一；

第117秒时关闭阀十；

第118秒时打开阀五；

第118.5秒时打开阀三和阀九，关闭阀四和阀七；

第120秒时返回至所述时序控制开始。

下面结合附图对本发明作具体说明。

附图说明

图1是本发明中双塔吸附制氮机主体结构示意图；

图2是本发明中阀门启闭时序控制流程图。

具体实施方式

本发明中的双塔吸附制氮机具有A塔A和B塔B，A塔、B塔内填充有碳分子筛吸附剂，A塔下端连有管一1，B塔下端连有管二2，管一和管二之间并连有管三3和管五5，管三上旁接有管四4，管五上旁接有管七7，管七上旁接有管六6，A塔、B塔中部跨连有管八8，管七上端旁接于管八，A塔上端连有管九9，B塔上端连有管十10，管九和管十之间并连有管十一11和管十二12，管十二上旁接有管十三13；管三上于管四旁接点两侧各设有阀一V1和阀二V2，管五上于管七旁接点两侧各设有阀三V3和阀四V4，管六上设有阀十V10，管八上于管七旁接点两侧各设有阀八V8和阀九V9，管十二上于管十三旁接点两侧各设有阀五V5和阀六V6，管十三上设有阀七V7，管十一上设有减压阀VS1；相对于B塔所述阀一、阀三、阀五和阀八靠近并对应于A塔，相对于A塔所述阀二、阀四、阀六和阀九靠近并对应于B塔；管六外端为空气入口端，原料空气从此输入；管十三外端为氮气出口端，产品气从此输出；管四外端连有消音器C，再生时废气经消音器后排出。

时序控制开始前PLC控制器通电，管十一上的减压阀VS1开启，其它阀全部关闭。

时序控制开始，0秒时开启阀二V2、阀三V3、阀五V5、阀七V7和阀十V10，A塔开始工作产气，B塔开始再生。此时原料空气依次通过管六6、阀十V10、管七7、阀三V3和管一1从A塔下端输入，产品氮气从A塔上端通过管九9、阀五V5、管十三13和阀七V7输出。B塔再生废气从下端通过管二2、管三3、阀二V2、管四4和消音器C排出（B塔再生用气从A塔产气分流一小部分通过减压阀VS1输入，减压阀VS1经调节到一定大小后为常开）；

第45秒时关闭阀二V2，B塔结束再生；

第57秒时关闭阀十V10，原料气停止输入；

第58秒时打开阀六V6，A塔、B塔上部均压开始；

第58.5秒时关闭阀七V7（在上述上部均压过程中，通过阀七V7会有一部分产品气从贮罐倒输回来，关闭阀七V7即结束产品气倒输），同时关闭阀三V3，打开阀四V4和阀八V8，A、B塔中、下部均压开始；

第60秒时关闭阀五V5和阀八V8，均压结束，同时打开阀一V1、阀七V7和阀十V10，B塔开始工作产气，A塔开始再生；

第105秒时关闭阀一V1，A塔再生结束；

第117秒时关闭阀十V10，停止进原料气；

第118秒时打开阀五V5，A塔、B塔上部均压开始；

第118.5秒时关闭阀七V7，结束倒回工艺气，同时阀四V4，打开阀三V3和阀九V9，A、B塔中、下部均压开始；

第120秒时返回至所述时序控制开始。

本发明中A塔、B塔中单塔吸附时间为60秒，双塔完成吸附与脱附一个周期为120秒。

A塔、B塔内吸附剂对氧分子选择性吸附是在相对高压状态下进行，脱附则在相对低压状态下进行。吸附塔（指A塔、B塔）在一定压力下吸附后，在切换过程中，有一个降压和渐升压的过程，这时被吸附的氧分子又会从分子筛中脱逸出来，如果没有合理科学的控制时序，产品氮气的纯度就很难达到要求，有些即使能达到要求的纯度，但对空气的需求量会很大，并且达到纯度所要的时间也比较长。本发明是在经过长时间的摸索，反复试验、对比，不断总结后得出的，本发明试运行表明，在产气纯度、产率、能耗、成本等方面，均达到优化效果。

Claims (1)

1.双塔吸附制氮机阀门启闭时序控制方法，所述制氮机具有A塔（A）和B塔（B），A塔下端连有管一（1），B塔下端连有管二（2），管一和管二之间并连有管三（3）和管五（5），管三上旁接有管四（4），管五上旁接有管七（7），管七上旁接有管六（6），A塔、B塔中部跨连有管八（8），管七上端旁接于管八，A塔上端连有管九（9），B塔上端连有管十（10），管九和管十之间并连有管十一（11）和管十二（12），管十二上旁接有管十三（13）；管三上于管四旁接点两侧各设有阀一（V1）和阀二（V2），管五上于管七旁接点两侧各设有阀三（V3）和阀四（V4），管六上设有阀十（V10），管八上于管七旁接点两侧各设有阀八（V8）和阀九（V9），管十二上于管十三旁接点两侧各设有阀五（V5）和阀六（V6），管十三上设有阀七（V7），管十一上设有减压阀（VS1）；相对于B塔所述阀一、阀三、阀五和阀八靠近并对应于A塔，相对于A塔所述阀二、阀四、阀六和阀九靠近并对应于B塔；管六外端为空气入口端，管十三外端为氮气出口端，管四外端连有消音器（C）；时序控制开始前所述管十一上的减压阀开启，其它所述阀全部关闭；

其特征是：

时序控制开始，0秒时开启阀二、阀三、阀五、阀七和阀十；

第45秒时关闭阀二；

第57秒时关闭阀十；

第58秒时打开阀六；

第58.5秒时打开阀四和阀八，关闭阀三和阀七；

第60秒时打开阀一、阀七和阀十，关闭阀五和阀八；

第105秒时关闭阀一；

第117秒时关闭阀十；

第118秒时打开阀五；

第118.5秒时打开阀三和阀九，关闭阀四和阀七；

第120秒时返回至所述时序控制开始。