CN104944390B - 氮气硫化工艺的供气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氮气硫化工艺的供气装置，包括具有进口和出口的氮气发生系统，氮气发生系统为变压吸附制氮系统。氮气发生系统的上游设置有对空气进行净化处理而得到洁净空气的空气预处理系统，氮气发生系统的下游设置有对氮气进行调压后送入氮气硫化系统中相应位置的氮气处理系统。本发明的氮气硫化工艺的供气装置采用变压吸附制氮系统为氮气硫化系统提供所需氮气，其具有运行成本低、可靠性和稳定性高的优点，其工艺流程简单，可随时启动或停机，自动化程度高。因此，无论从技术方面还是经济方面，本发明均具有较高的水平和价值。

Description

氮气硫化工艺的供气装置及方法

技术领域

本发明涉及一种化工工艺及装置，具体地说，涉及利用氮气进行硫化过程中使用的供气装置和方法。

背景技术

硫化是橡胶制品生产过程中的关键工艺之一，不同的硫化方法各有不同的硫化装置以提供硫化介质保证硫化过程的顺利进行。目前工业上主要有过热水硫化工艺和氮气硫化工艺。

氮气硫化系统是一种新型的硫化工艺，其由于不需用蒸汽对水加热，也不需热水循环泵，所用设备比较简单，比热水硫化系统节约能源，降低生产成本。同时氮气是资源广、制备容易、无污染的气体，其使用清洁、安全和简便。当前国外已经广泛采用氮气硫化工艺，国内的一些大中型橡胶制造企业也正在逐步改革原有硫化工艺，采用氮气硫化。

对于氮气硫化系统所需的氮气供气装置，目前工业上主要有液氮汽化法装置、膜制氮装置等。液氮汽化法一般是外购深冷法制得的液氮，加热汽化后得到高纯氮气，再经稳压阀组稳压后形成稳定的氮气进入氮气硫化系统供使用。该方法的汽化效果受到环境温度的影响，同时外购氮气价格受到市场波动的影响较大。膜制氮主要利用高分子膜将空气中的氧氮分离，得到一定纯度的氮气，但是其制得的氮气纯度不足以满足氮气硫化的要求，需要额外加氢对氮气进行纯化，因此硫化现场需要贮存氢气，增加了安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种运行成本低、稳定性和可靠性高的氮气硫化工艺所需的供气装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种氮气硫化工艺的供气装置，用于为橡胶制品制造中的氮气硫化系统提供所需氮气，所述的供气装置包括具有进口和出口的氮气发生系统，所述的氮气发生系统为变压吸附制氮系统。

优选的，所述的氮气发生系统包括两只交替进行吸附和再生的吸附塔、氮气缓冲罐和若干个气动调节阀，所述的吸附塔中设置有分离氮氧的分子筛，所述的吸附塔连接有由空气输入管路和氮气输出管路构成的吸附管路、由再生气输入管路和再生气输出管路构成的再生管路，所述的进口位于所述的空气输入管路的首端，所述的出口位于所述的氮气输出管路的末端，所述的气动调节阀分别设置于所述的吸附管路和所述的再生管路上；所述的吸附塔采用气缸式压紧结构。

优选的，所述的再生气输出管路的末端设置有与外界相连的消音器从而形成所述的氮气发生系统的放空口。

优选的，所述的氮气发生系统的上游设置有对空气进行净化处理而得到洁净空气的空气预处理系统，所述的空气预处理系统具有空气进口和空气出口，所述的空气进口与外界大气相连接，所述的空气出口与所述的氮气发生系统的进口相连接。

优选的，所述的空气预处理系统包括依次连接的空气压缩机、冷干机和空气预处理吸附器。

优选的，所述的氮气发生系统的下游设置有对氮气进行调压后送入所述的氮气硫化系统中相应位置的氮气处理系统。

优选的，所述的氮气处理系统包括与所述的氮气生成系统相连接的用于对氮气进行增压的氮气增压系统、与所述的氮气增压系统相连接的用于调节氮气的压力至合适值的氮气压力调节系统。

优选的，所述的氮气增压系统包括依次相连接的氮气增压机、高压氮缓冲罐；所述的氮气压力调节系统包括若干条调节管路以及一一对应设置于所述的调节管路上的若干个自力式压力调节阀。

优选的，所述的氮气增压机为变频式氮气增压机。

一种上述氮气硫化工艺的供气装置采用的供气方法，用于为氮气硫化系统提供所需氮气，该方法为：将空气经过所述的变压吸附制氮系统生成的氮气送入所述的氮气硫化系统中使用。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的氮气硫化工艺的供气装置采用变压吸附制氮系统为氮气硫化系统提供所需氮气，其具有运行成本低、可靠性和稳定性高的优点，其工艺流程简单，可随时启动或停机，自动化程度高。因此，无论从技术方面还是经济方面，本发明均具有较高的水平和价值。

附图说明

附图1为本发明的氮气硫化工艺的供气装置的结构示意图。

以上附图中：1、空气预处理系统；1-1、空气压缩机；1-2、冷干机；1-3、空气预处理吸附器；2、氮气发生系统；2-1、吸附塔；2-2、吸附塔；2-3、氮气缓冲罐；2-4、消音器；2-5、气动调节阀；2-6、气动调节阀；2-7、气动调节阀；2-8、气动调节阀；2-9、气动调节阀；2-10、气动调节阀；2-11、气动调节阀；2-12、气动调节阀；3、氮气增压系统；3-1、氮气增压机；3-2、高压氮缓冲罐；4、氮气压力调节系统；4-1、调节管路；4-2、自力式压力调节阀。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

变压吸附是一种新型的气体分离技术，其利用分子筛对氮氧的吸附差异制得高纯度的氮气，变压吸附制氮装置的最大优点是不需要加氢纯化，无需在现场制备氢气和储存氢气，使现场更加安全，其占地面积小，投资少，工艺流程较简单，随时可启动或停机，自动化程度高，运行成本低。

实施例一：如附图1所示，一种用于为轮胎的氮气硫化系统提供所需氮气的氮气硫化工艺的供气装置，包括空气预处理系统1、氮气发生系统2和氮气处理系统。

空气预处理系统1设置在氮气发生系统2的上游。空气预处理系统1用于对空气进行净化处理而得到洁净空气，该空气预处理系统1具有空气进口a和空气出口，空气进口a与外界大气相连接，空气出口与氮气发生系统2的进口相连接。空气预处理系统1包括依次连接的空气压缩机1-1、冷干机1-2和空气预处理吸附器1-3。

氮气发生装置用于制取氮气。氮气发生系统2采用变压吸附制氮系统，其具有进口和出口。具体的，氮气发生系统2包括两只吸附塔2-1~2-2、氮气缓冲罐2-3和若干个气动调节阀。每只吸附塔2-1、2-2中均设置分离氮氧的分子筛，两只吸附塔2-1、2-2用于交替进行吸附和再生。每只吸附塔2-1、2-2均连接有由空气输入管路和氮气输出管路构成的吸附管路、由再生气输入管路和再生气输出管路构成的再生管路。两只吸附塔2-1、2-2的每段管路均由同一管路分支为两条支管路并分别连接至两只吸附塔2-1、2-2而形成。氮气发生系统2的进口位于空气输入管路的首端，氮气发生系统2的出口位于氮气输出管路的末端。气动调节阀2-5~2-12分别设置于吸附管路和再生管路上，通过PLC控制系统对其开闭的控制，就可以实现不同的管路联通状态，以完成吸附或再生的切换。为防止分子筛由于吸附塔内压力的变化而发生粉化，吸附塔2-1、2-2采用气缸式压紧结构。再生气输出管路的末端设置有与外界相连的消音器2-4从而形成氮气发生系统2的放空口c。

氮气处理系统设置于氮气发生系统2的下游，其用于对氮气发生系统2获得的氮气进行调压后送入氮气硫化系统中相应位置。氮气处理系统包括氮气增压系统3和氮气压力调节系统4。氮气增压系统3与氮气生成系统相连接，其包括依次相连接的氮气增压机3-1、高压氮缓冲罐3-2。其中，氮气增压机3-1选用变频式氮气增压机3-1。该氮气增压系统3用于对氮气进行增压。氮气压力调节系统4与氮气增压系统3相连接，其包括若干条调节管路4-1以及一一对应设置于调节管路4-1上的若干个自力式压力调节阀4-2。氮气压力调节系统4用于调节氮气的压力至合适值后输出。

上述氮气硫化工艺的供气装置采用的供气方法概括来说为：将空气经过变压吸附制氮系统生成的氮气送入氮气硫化系统中使用。

具体的，外界空气首先进入空气预处理系统1中并分别在空气压缩机1-1、冷干机1-2和空气预处理吸附器1-3中分别进行增压、除水、除杂质，从而获得洁净的空气。该洁净的空气再进入氮气发生系统2中通过分子筛进行变压吸附以获得氮气输出。两个吸附塔2-1、2-2的吸附和再生通过切换气动调节阀2-5~2-12的状态来实现，而气动调节阀2-5~2-12的状态切换由PLC控制系统实现控制，其操作简单，稳定性高。例如，当气动调节阀2-5、2-6、2-10、2-12开启后，吸附塔2-1进行吸附，吸附获得的高纯度的氮气进入氮气缓冲罐2-3中，同时，气动调节阀2-9开启后吸附塔2-2进行再生，再生获得的富氧气体通过消音器2-4排至外界。反之亦然，从而使两只吸附塔2-1、2-2交替进行吸附和再生。因后级的压力和流量不恒定，所以为防止分子筛由于吸附塔内压力的变化而发生粉化，吸附塔2-1、2-2采用自补偿式气缸式压紧结构。由氮气发生系统2获得的氮气经过氮气增压系统3而增加压力，由于后级氮气的流量和压力不恒定，氮气增压系统3中采用变频式的氮气增压机3-1，以保证设备的稳定运行。增压后的氮气经高压氮缓冲罐3-2送至氮气压力调节系统4中，分别在不同的调节管路4-1中通过自力式压力调节阀4-2调节至不同的压力并由相应的氮气出口b1、b2或b3送出，以满足氮气硫化系统不同位置的需求。自力式压力调节阀4-2是不需要任何外加能源，利用被调介质自身能量而实现自动调节的执行器产品，同时又具有节约能源，压力设定值在运行中可随意调整，采用快开流量特性，动作灵敏、密封性能好，介质压力稳定，调节精度高，泄漏量小等优点。

上述采用变压吸附制氮系统的供气装置，与采用其它方式的供气装置相比，具有安全可靠，经济合理，产气量大等优点，因此无论从技术性还是经济性，都具有较高的水平和价值。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氮气硫化工艺的供气装置，用于为氮气硫化系统提供所需氮气，所述的供气装置包括具有进口和出口的氮气发生系统，其特征在于：所述的氮气发生系统为变压吸附制氮系统；

所述的氮气发生系统包括两只交替进行吸附和再生的吸附塔、氮气缓冲罐和若干个气动调节阀，所述的吸附塔中设置有分离氮氧的分子筛，所述的吸附塔连接有由空气输入管路和氮气输出管路构成的吸附管路、由再生气输入管路和再生气输出管路构成的再生管路，所述的进口位于所述的空气输入管路的首端，所述的出口位于所述的氮气输出管路的末端，所述的气动调节阀分别设置于所述的吸附管路和所述的再生管路上；所述的吸附塔采用自补偿式气缸式压紧结构；

所述的氮气发生系统的下游设置有对氮气进行调压后送入所述的氮气硫化系统中相应位置的氮气处理系统，所述的氮气处理系统包括与所述的氮气生成系统相连接的用于对氮气进行增压的氮气增压系统、与所述的氮气增压系统相连接的用于调节氮气的压力至合适值的氮气压力调节系统；所述的氮气增压系统包括依次相连接的氮气增压机、高压氮缓冲罐；所述的氮气压力调节系统包括若干条调节管路以及一一对应设置于所述的调节管路上的若干个自力式压力调节阀；所述的氮气增压机为变频式氮气增压机。

2.根据权利要求1所述的氮气硫化工艺的供气装置，其特征在于：所述的再生气输出管路的末端设置有与外界相连的消音器从而形成所述的氮气发生系统的放空口。

3.根据权利要求1或2所述的氮气硫化工艺的供气装置，其特征在于：所述的氮气发生系统的上游设置有对空气进行净化处理而得到洁净空气的空气预处理系统，所述的空气预处理系统具有空气进口和空气出口，所述的空气进口与外界大气相连接，所述的空气出口与所述的氮气发生系统的进口相连接。

4.根据权利要求3所述的氮气硫化工艺的供气装置，其特征在于：所述的空气预处理系统包括依次连接的空气压缩机、冷干机和空气预处理吸附器。

5.一种如权利要求1所述的氮气硫化工艺的供气装置采用的供气方法，用于为氮气硫化系统提供所需氮气，其特征在于：该方法为：将空气经过所述的变压吸附制氮系统生成的氮气送入所述的氮气硫化系统中使用。