CN105621375B - 可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，包括压缩机、冷干机、缓冲罐和变压吸附罐组，所述缓冲罐的外壁面上还固定连接有衬套，所述衬套与缓冲罐之间形成密闭的制冷腔，衬套上还固定有与制冷腔相通的进气管和出气管，所述进气管和/或出气管上还设置有风机；所述衬套为由多部分组成的多段组合式结构；所述衬套各部分的截面均呈多层组合式结构。本发明在现有技术上改进简单，易于实施，在不额外消耗现有制氮系统用电的情况下可进一步利用冷干机电机的功率输出，利于美化制氮站生产现场的环境，同时衬套不影响对缓冲罐进行检修、检查或探伤。

Description

可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统

技术领域

本发明涉及变压吸附制氮设备领域，特别是涉及一种可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统。

背景技术

氮气广泛用于石油、化工、食品、电子、冶金、医疗、危化品运输等行业。如用于金属烧结、激光打孔的保护气体、石油及化工管道和设备的清洗及气体置换、食品工业中的气调保险及充氮包装、电子行业生产半导体器件的氮气保护、医疗行业的针剂充氮及其他需要氮气的部门、危化品运输中储罐上部充氮保护等，现有技术中空压变压吸附制氮设备可高效的提供纯度大于99%的氮气，在以上各行各业中被广泛采用。

现有变压吸附制氮设备中，基于保护变压吸附塔中的活性炭等因素，需要在压缩空气进入到变压吸附罐之前去除压缩空气中的水分，现有广泛采用的设备为冷干机，在压缩空气流经冷干机后被降温，压缩空气中的水汽析出经过疏水阀被排出，达到对压缩空气进行除湿的目的。正因为冷干机对压缩空气进行了降温，在变压吸附制氮设备的运行过程中，在冷干机后续的设备或管路的表面上往往有大量冷凝水析出，在夏天尤为明显。以上析出的冷凝水不仅影响变压吸附制氮站的环境，同时也是现有变压吸附制氮设备经济性不如深冷制氮的一个原因所在。

发明内容

针对上述现有技术中以上析出的冷凝水不仅影响变压吸附制氮站的环境，同时也是现有变压吸附制氮设备经济性不如深冷制氮的一个原因所在的问题，本发明提供了一种可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统。

为解决上述问题，本发明提供的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统通过以下技术要点来解决问题：可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，包括通过气流管路依次相连的压缩机、冷干机、缓冲罐和变压吸附罐组，所述缓冲罐的外壁面上还固定连接有衬套，所述衬套与缓冲罐之间形成密闭的制冷腔，衬套上还固定有与制冷腔相通的进气管和出气管，所述进气管和/或出气管上还设置有风机。

具体的，设置的压缩机为压缩空气的来源，所述压缩机优选使用可连续排气的螺杆式压缩机，设置的冷干机用于对压缩空气进行制冷，以便于压缩空气中的水分能够呈液态析出，设置的缓冲罐用于压缩空气进入到变压吸附罐组前的暂存，设置的变压吸附罐组用于通过活性炭变压吸附原理将氮气分离出来；

所述衬套为由多部分组成的多段组合式结构，衬套各部分的连接面上均设置有侧棱，相邻的侧棱通过连接螺栓相连，且相邻的侧棱之间还设置有密封垫；

所述衬套各部分的截面均呈多层组合式结构，该多层组合式结构包括位于内外两侧的保护层和位于保护层之间的阻热层。

本发明中，设置的衬套用于在其与缓冲罐之间得到密封的制冷腔，同时通过设置在衬套上的进气管和出气管，并通过设置在进气管和/或出气管上的风机，使得能够在制冷腔中形成连续的空气对流，以上空气对流在制冷腔的流动过程中，空气可与缓冲罐壁面进行热交换，此过程中压缩空气为冷流体，空气为热流体，这样经过制冷腔的空气被降温，可用于夏季操作室的制冷新风；同时以上密闭的制冷腔使得空气流经制冷腔时析出的冷凝水不能任意沿着缓冲罐的外壁面流动，有利于整洁空压制氮站生产区域的环境；对冷干机输出功率的进一步回收利用有利于降低企业的综合生产成本；由于设计要求缓冲罐容积均较大，故缓冲罐相较于冷干机与变压吸附罐组之间的管路或设备具有较大的传热面积，而变压吸附罐中由于活性炭在压缩空气冲刷下相互摩擦产热，这样变压吸附罐的表面温度要明显高于缓冲罐的表面温度，故在相同的传热面积的情况下，本发明还具有对冷干机输出功率利用效率高的特点。优选上述衬套为隔热材料。

为便于对衬套进行非破坏拆卸以便于多缓冲罐进行检修、检查和探伤，将衬套设置为多段组合式结构，该结构优选为将侧棱设置在缓冲罐的轴向方向，这样衬套的拆装不受一般设置在缓冲罐上、下端的接管的影响。设置在侧棱之间的密封垫优选为由密封条塞装而成，同时在密封条相互搭接时，搭接接口上的密封条端部设置为斜切口，以保证制冷腔的密封效果。为减小外界环境热造成制冷腔中空气温度的影响，将衬套各部分的截面设置为呈多层组合式结构的结构形式，以上保护层可选择铝薄板，阻热层为保温发泡材料。

更进一步的技术方案为：

为使得缓冲罐能够全部包裹于衬套中，利于对缓冲罐内低温气体的高效率用，所述衬套为与缓冲罐外形相同的罐状结构，所述衬套上还设置有用于缓冲罐的进气接管和出气接管穿过的孔。

为防止由上述孔中形成漏流，所述孔中均设置有用于实现进气接管与孔或出气接管与孔静密封的密封垫。

为强化制冷腔内空气与缓冲罐壁面的对流强度，利于所述空气充分放热，所述制冷腔中缓冲罐的外壁面与衬套的内壁面的间隔宽度介于4mm-10mm之间。

为减小油和水对后续变压吸附罐组的影响和提升冷干机的制冷效果，所述压缩机与冷干机之间的管路上还设置有油水分离器。以上油水分离器可在压缩空气流经冷干机之前将受压析出的水、油排出。

为进一步保护活性炭，延长活性炭的使用寿命，所述缓冲罐与冷干机之间的管路上还设置有活性炭除油罐。

为减少出气管中流出空气的含水量，所述衬套的底部还固定连接有排水管，所述排水管的出口端还连接有截断阀。

为实现截断阀的自动排水，所述截断阀为疏水阀。

为提升制冷腔中空气与压缩空气热交换的长度，制冷腔中还设置有折流板。以上设置利于制冷腔中空气与缓冲罐壁面的充分接触；进一步的可设置为折流板两端分别与衬套内壁面和缓冲罐接触，此时折流板可作为衬套形状保持的保持架。

由于出气管中排出空气在流经制冷腔时被降温，故此时的空气中含有更多细小的水珠，为避免上述水珠对风机造成影响，所述风机设置在进气管中，且所述风机为轴流风机。为轴流风机的设置旨在降低风机的运行噪音和风机的体积。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明在现有设备的基础上制作简单，设置的衬套用于在其与缓冲罐之间得到密封的制冷腔，同时通过设置在衬套上的进气管和出气管，并通过设置在进气管和/或出气管上的风机，使得能够在制冷腔中形成连续的空气对流，以上空气对流在制冷腔的流动过程中，空气可与缓冲罐壁面进行热交换，此过程中压缩空气为冷流体，空气为热流体，这样经过制冷腔的空气被降温，可用于夏季操作室的制冷新风；同时以上密闭的制冷腔使得空气流经制冷腔时析出的冷凝水不能任意沿着缓冲罐的外壁面流动，有利于整洁空压制氮站生产区域的环境；对冷干机输出功率的进一步回收利用有利于降低企业的综合生产成本。

2、由于设计要求缓冲罐容积均较大，故缓冲罐相较于冷干机与变压吸附罐组之间的管路或设备具有较大的传热面积，而变压吸附罐中由于活性炭在压缩空气冲刷下相互摩擦产热，这样变压吸附罐的表面温度要明显高于缓冲罐的表面温度，故在相同的传热面积的情况下，本发明还具有对冷干机输出功率利用效率高的特点。

3、衬套为多段组合式结构，该结构优选为将侧棱设置在缓冲罐的轴向方向，这样衬套的拆装不受一般设置在缓冲罐上、下端的接管的影响。设置在侧棱之间的密封垫优选为由密封条塞装而成，同时在密封条相互搭接时，搭接接口上的密封条端部设置为斜切口，以保证制冷腔的密封效果。为减小外界环境热造成制冷腔中空气温度的影响，将衬套各部分的截面设置为呈多层组合式结构的结构形式，以上保护层可选择铝薄板，以便于保护层的成型和具有较好的防腐能力，阻热层为保温发泡材料。以上设置使得在不破坏衬套的情况下，可方便的拆离衬套而实现对缓冲罐的检修、检查和探伤等操作，同时，衬套为多层的结构的结构形式利于制冷腔内空气与外界的绝热。

附图说明

图1为本发明所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统一个具体实施例的结构示意图；

图2为本发明所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统一个具体实施例中，缓冲罐与衬套的结构和连接关系示意图；

图3为本发明所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统一个具体实施例中，缓冲罐与衬套的结构和连接关系的俯视图；

图4为本发明所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统一个具体实施例中，缓冲罐与衬套的结构和连接关系的俯视剖视图。

图中标记分别为：1、压缩机，2、油水分离器，3、冷干机，4、缓冲罐，41、衬套，42、制冷腔，43、进气管，44、出气管，45、排水管，46、截断阀，47、风机，48、侧棱，49、连接螺栓，401、密封垫，402、保护层，403、阻热层，5、活性炭除油罐，6、变压吸附罐组，7、折流板。

具体实施方式

本发明提供了一种可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，用于解决现有技术中冷干机后续设备或管道析出的冷凝水不仅影响变压吸附制氮站的环境，同时也是现有变压吸附制氮设备经济性不如深冷制氮的一个原因所在的问题。下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图4所示，可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，包括通过气流管路依次相连的压缩机1、冷干机3、缓冲罐4和变压吸附罐组6，所述缓冲罐4的外壁面上还固定连接有衬套41，所述衬套41与缓冲罐4之间形成密闭的制冷腔42，衬套41上还固定有与制冷腔42相通的进气管43和出气管44，所述进气管43和/或出气管44上还设置有风机47；

所述衬套41为由多部分组成的多段组合式结构，衬套41各部分的连接面上均设置有侧棱48，相邻的侧棱48通过连接螺栓49相连，且相邻的侧棱48之间还设置有密封垫401；

所述衬套41各部分的截面均呈多层组合式结构，该多层组合式结构包括位于内外两侧的保护层402和位于保护层402之间的阻热层403。

本实施例中，设置的压缩机1为压缩空气的来源，所述压缩机1优选使用可连续排气的螺杆式压缩机1，设置的冷干机3用于对压缩空气进行制冷，以便于压缩空气中的水分能够呈液态析出，设置的缓冲罐4用于压缩空气进入到变压吸附罐组6前的暂存，设置的变压吸附罐组6用于通过活性炭变压吸附原理将氮气分离出来。

本发明中，设置的衬套41用于在其与缓冲罐4之间得到密封的制冷腔42，同时通过设置在衬套41上的进气管43和出气管44，并通过设置在进气管43和/或出气管44上的风机47，使得能够在制冷腔42中形成连续的空气对流，以上空气对流在制冷腔42的流动过程中，空气可与缓冲罐4壁面进行热交换，此过程中压缩空气为冷流体，空气为热流体，这样经过制冷腔42的空气被降温，可用于夏季操作室的制冷新风；同时以上密闭的制冷腔42使得空气流经制冷腔42时析出的冷凝水不能任意沿着缓冲罐4的外壁面流动，有利于整洁空压制氮站生产区域的环境；对冷干机3输出功率的进一步回收利用有利于降低企业的综合生产成本；由于设计要求缓冲罐4容积均较大，故缓冲罐4相较于冷干机3与变压吸附罐组6之间的管路或设备具有较大的传热面积，而变压吸附罐中由于活性炭在压缩空气冲刷下相互摩擦产热，这样变压吸附罐的表面温度要明显高于缓冲罐4的表面温度，故在相同的传热面积的情况下，本发明还具有对冷干机3输出功率利用效率高的特点。优选上述衬套41为隔热材料。

衬套41为多段组合式结构，该结构优选为将侧棱48设置在缓冲罐4的轴向方向，这样衬套41不仅短、同时衬套41的拆装不受一般设置在缓冲罐4上、下端的接管的影响。设置在侧棱48之间的密封垫401优选为由密封条塞装而成，同时在密封条相互搭接时，搭接接口上的密封条端部设置为斜切口，以保证制冷腔42的密封效果。为减小外界环境热造成制冷腔42中空气温度的影响，将衬套41各部分的截面设置为呈多层组合式结构的结构形式，以上保护层402可选择铝薄板，以便于保护层402的成型和具有较好的防腐能力，阻热层403为保温发泡材料。以上设置使得在不破坏衬套41的情况下，可方便的拆离衬套41而实现对缓冲罐4的检修、检查和探伤等操作，同时，衬套41为多层的结构的结构形式利于制冷腔42内空气与外界的绝热。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1至图4所示，为使得缓冲罐4能够全部包裹于衬套41中，利于对缓冲罐4内低温气体的高效率用，所述衬套41为与缓冲罐4外形相同的罐状结构，所述衬套41上还设置有用于缓冲罐4的进气接管和出气接管穿过的孔。

为防止由上述孔中形成漏流，所述孔中均设置有用于实现进气接管与孔或出气接管与孔静密封的密封垫。

为强化制冷腔42内空气与缓冲罐4壁面的对流强度，利于所述空气充分放热，所述制冷腔42中缓冲罐4的外壁面与衬套41的内壁面的间隔宽度介于4mm-10mm之间。

为减小油和水对后续变压吸附罐组6的影响和提升冷干机3的制冷效果，所述压缩机1与冷干机3之间的管路上还设置有油水分离器2。以上油水分离器2可在压缩空气流经冷干机3之前将受压析出的水、油排出。

为进一步保护活性炭，延长活性炭的使用寿命，所述缓冲罐4与冷干机3之间的管路上还设置有活性炭除油罐5。

为减少出气管44中流出空气的含水量，所述衬套41的底部还固定连接有排水管45，所述排水管45的出口端还连接有截断阀46。

为实现截断阀46的自动排水，所述截断阀46为疏水阀。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1至图4所示，为提升制冷腔42中空气与压缩空气热交换的长度，制冷腔42中还设置有折流板7。以上设置利于制冷腔42中空气与缓冲罐4壁面的充分接触；进一步的可设置为折流板7两端分别与衬套41内壁面和缓冲罐4接触，此时折流板7可作为衬套41形状保持的保持架。本实施例中该折流板7为在金属薄板上进行螺旋放样后切割得到的螺旋结构，以上螺旋结构的内、外径分别为缓冲罐的外径和衬套的内径。

由于出气管44中排出空气在流经制冷腔42时被降温，故此时的空气中含有更多细小的水珠，为避免上述水珠对风机47造成影响，所述风机47设置在进气管43中，且所述风机47为轴流风机47。为轴流风机47的设置旨在降低风机47的运行噪音和风机47的体积。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，包括通过气流管路依次相连的压缩机（1）、冷干机（3）、缓冲罐（4）和变压吸附罐组（6），其特征在于，所述缓冲罐（4）的外壁面上还固定连接有衬套（41），所述衬套（41）与缓冲罐（4）之间形成密闭的制冷腔（42），衬套（41）上还固定有与制冷腔（42）相通的进气管（43）和出气管（44），所述进气管（43）和/或出气管（44）上还设置有风机（47）；

所述衬套（41）为由多部分组成的多段组合式结构，衬套（41）各部分的连接面上均设置有侧棱（48），相邻的侧棱（48）通过连接螺栓（49）相连，且相邻的侧棱（48）之间还设置有密封垫（401）；

所述衬套（41）各部分的截面均呈多层组合式结构，该多层组合式结构包括位于内外两侧的保护层（402）和位于保护层（402）之间的阻热层（403）；所述衬套（41）为与缓冲罐（4）外形相同的罐状结构，所述衬套（41）上还设置有用于缓冲罐（4）的进气接管和出气接管穿过的孔；所述孔中均设置有用于实现进气接管与孔或出气接管与孔静密封的密封垫；所述制冷腔（42）中缓冲罐（4）的外壁面与衬套（41）的内壁面的间隔宽度介于4mm-10mm之间。

2.根据权利要求1所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，其特征在于，所述压缩机（1）与冷干机（3）之间的管路上还设置有油水分离器。

3.根据权利要求1所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，其特征在于，所述缓冲罐（4）与冷干机（3）之间的管路上还设置有活性炭除油罐（5）。

4.根据权利要求1所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，其特征在于，所述衬套（41）的底部还固定连接有排水管（45），所述排水管（45）的出口端还连接有截断阀（46）。

5.根据权利要求4所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，其特征在于，所述截断阀（46）为疏水阀。

6.根据权利要求1至5任意一个所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，其特征在于，制冷腔（42）中还设置有折流板（7）。

7.根据权利要求1至5任意一个所述的可降低企业综合成本的变压吸附制氮系统，其特征在于，所述风机（47）设置在进气管（43）中，且所述风机（47）为轴流风机。