CN105947996B - 一种制取氮气的系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制取氮气的系统，包括依次连接的空气压缩机、过滤器、干燥器、分离器以及空气存储器；过滤器包括液体过滤和粉尘过滤；分离器包括第一分离器和第二分离器；其中还包括压力平衡装置和压力传感器，压力平衡装置联通第一分离器和第二分离器；压力传感器分别设置于第一分离器和第二分离器内；通过采用上述技术方案，能够有效提高制取氮气的生产效率，防止由于压力浮动影响到设备的稳定；并且能够简化制取氮气设备、降低流路堵塞情况；提高安全生产效率，体积也相对较小，而且方便拆卸维修。

Description

一种制取氮气的系统及其控制方法
技术领域
本发明属于制取氮气技术领域，具体涉及一种制取氮气的系统及其控制方法。
背景技术
现有的制取氮气装置一般采用优质碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理，直接从压缩空气中获取氮气；在一定压力下，动力效应的原因，氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，短时间内，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集，达到氧氮分离。但由于碳分子筛层对氧的吸附容量随压力的变化有明显差异，降低压力，即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，使碳分子筛再生，得以重复使用；采用两个吸附器工作，一个吸附产氮，一个解吸再生，循环交错，连续产出高品质氮气；但现有制取氮气设备氮气回收率不高，碳分子筛层的使用效率也很低；同时由于压力的影响，也将严重影响到吸附器的工作效率。
基于上述制取氮气装置中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种制取氮气的系统，旨在解决现有制取氮气装置压力不稳的问题。
本发明提供一种制取氮气的系统，包括依次连接的空气压缩机、过滤器、干燥器、分离器以及空气存储器；过滤器包括液体过滤和粉尘过滤；分离器包括第一分离器和第二分离器；其中还包括压力平衡装置和压力传感器，压力平衡装置联通第一分离器和第二分离器；压力传感器分别设置于第一分离器和第二分离器内。
进一步地，还包括氮气存储器；第一分离器和第二分离器并列设置，并通过第二回路和第三回路联通；氮气存储器通过第一回路与第二回路和第三回路联通。
进一步地，压力平衡装置为压力调节阀；压力调节阀通过第四回路分别联通第一分离器和第二分离器的中部位置。
进一步地，第一分离器和第二分离器分别设有碳分子筛层。
进一步地，还包括泄压装置，泄压装置分别设置于第一分离器和第二分离器底部。
进一步地，还包括第一控制阀和第二控制阀；第一控制阀设置于第一分离器的进气口；第二控制阀设置于第二分离器的进气口。
进一步地，还包括第三控制阀和第四控制阀；第三控制阀设置于第二回路，用于控制第一分离器；第四控制阀设置于第三回路，用于控制第二分离器。
本发明还提供一种制取氮气系统的控制方法，包括以下步骤：
S1：压力传感器分别检测第一分离器中的压力P1和第二分离器中的压力P2；
S2：对比第一分离器的压力P1和第二分离器的压力P2；
S3：当P1和P2的差值大于100pa时，小于1000pa；将第三控制阀和第四控制阀处于全开状态；压力平衡装置处于打开状态。
S4：当P1和P2的差值小于100pa时；将第三控制阀和第四控制阀都处于全开状态；压力平衡装置处于正常关闭状态。
S5：当P1和P2的差值大于1000pa时；打开泄压装置，对第一分离器和第二分离器泄压。
进一步地，压力平衡装置为压力调节阀；压力调节阀通过调节开度来平衡压力。
通过采用上述技术方案，能够有效提高制取氮气的生产效率，防止由于压力浮动影响到设备的稳定；并且能够简化制取氮气设备、降低流路堵塞情况；提高安全生产效率，体积也相对较小，而且方便拆卸维修。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图 1 为本发明制取氮气的系统结构示意图。
图中：1、空气压缩机；2、过滤器；3、干燥器；4、空气存储器；5、第一分离器；6、第二分离器；7、第一控制阀；8、第二控制阀；9、第三控制阀；10、第四控制阀；11、压力调节阀；12、氮气存储器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图 1所示，本发明提供一种制取氮气的系统，包括依次连接的空气压缩机1、过滤器2、干燥器3、分离器以及空气存储器4；过滤器2包括液体过滤和粉尘过滤，主要是初步过滤初步空气中掺杂的液体以及粉尘颗粒，避免后续工序中影响吸附提纯；分离器包括第一分离器5和第二分离器6；其中还包括压力平衡装置11和压力传感器，压力平衡装置11联通第一分离器5和第二分离器6；压力传感器分别设置于第一分离器5和第二分离器6内，用于检测分离器的压力值；第一分离器5和第二分离器6分别设有碳分子筛层，碳分子筛层对空气中的氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面上的扩散速率不同，通过将直径较小的气体分子（氧气）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔从而将两种气体分离；第一分离器5和第二分离器6并列设置，并通过第二回路和第三回路联通；通过采用上述方案，能够通过压力平衡装置调节第一分离器和第二分离器中的压力，以达到均压的目的；具体地，主要是将两个分离器中压力进行均衡，起到稳压的作用。
优选地，如图1所示，还包括氮气存储器12，第一分离器5和第二分离器6并列设置，并通过第二回路和第三回路联通；氮气存储器12通过第一回路与第二回路和第三回路联通；氮气存储器12主要用于存储氮气。
优选地，压力平衡装置为压力调节阀；压力调节阀通过第四回路分别联通第一分离器和第二分离器的中部位置；由于分离器中的碳分子筛层分裂气体时，一般情况下中部压力较大，因此通过将压力平衡装置设置于分离器的中部，能有更加有效启动均压的效果。
优选地，还包括泄压装置，泄压装置分别设置于第一分离器和第二分离器底部；这主要是当分离器中的压力较大情况下，无法通过压力平衡装置调节时，通过泄压装置进行泄压，以达到安全生产的目的。
优选地，如图1所示，还包括第一控制阀7、第二控制阀8、第三控制阀9以及第四控制阀10；第一控制阀7设置于第一分离器5的进气口，用于控制及调节第一分离器5；第二控制阀8设置于第二分离器6的进气口，用于控制及调节第二分离器6；第三控制阀设置于第二回路，用于控制第一分离器5，当第一分离器5中的压力不稳定时通过调节第三控制阀的开度从而调整第一分离器5中的压力；第四控制阀设置于第三回路，用于控制第二分离器6，当第二分离器6中的压力不稳定时通过调节第四控制阀的开度从而调整第二分离器6中的压力；第二回路一端联通第一分离器5的出气口，另一端与第三回路联通；第三回路一端联通第二分离器6的出气口，另一端与第二回路联通；
根据上述提供方案，本方案还相应提供一种制取氮气的控制方法，包括以下步骤：
S1：压力传感器分别检测第一分离器中的压力P1和第二分离器中的压力P2；
S2：对比第一分离器的压力P1和第二分离器的压力P2；
S3：当P1和P2的差值大于100pa时，小于1000pa，将第三控制阀和第四控制阀处于全开状态；压力平衡装置处于打开状态；这样主要是压力差值处于适当调整阶段，通过压力平衡装置调整第一分离器和第二分离器中的压力，从而达到正常生产工况。
S4：当P1和P2的差值小于100pa时；将第三控制阀和第四控制阀都处于全开状态；压力平衡装置处于正常关闭状态；一般这样的压差，系统处于正常的工况，通过将第三控制阀和第四控制阀都处于全开状态，可以提高分离器的制取效率。
S5：当P1和P2的差值大于1000pa时；打开泄压装置，对第一分离器和第二分离器泄压，并没出现危险生产，或是损坏设备。
优选地，泄压装置可以选为泄压阀，通过调节泄压阀的开度从而排放压力。
优选地，压力平衡装置为压力调节阀；压力调节阀通过调节开度来平衡压力。
通过采用上述技术方案，能够有效提高制取氮气的生产效率，防止由于压力浮动影响到设备的稳定；并且能够简化制取氮气设备、降低流路堵塞情况；提高安全生产效率，体积也相对较小，而且方便拆卸维修。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种制取氮气系统，其特征在于，包括依次连接的空气压缩机、过滤器、干燥器、分离器以及空气存储器；所述过滤器包括液体过滤和粉尘过滤；所述分离器包括第一分离器和第二分离器；其中还包括压力平衡装置和压力传感器，所述压力平衡装置联通所述第一分离器和所述第二分离器；所述压力传感器分别设置于所述第一分离器和所述第二分离器内；所述压力平衡装置为压力调节阀；所述压力调节阀通过第四回路分别联通所述第一分离器和所述第二分离器的中部位置；所述第一分离器和所述第二分离器分别设有碳分子筛层；碳分子筛层对空气中的氧和氮进行分离。
2.根据权利要求1所述的制取氮气系统，其特征在于，还包括氮气存储器；所述第一分离器和所述第二分离器并列设置，并通过第二回路和第三回路联通；所述氮气存储器通过第一回路与所述第二回路和所述第三回路联通。
3.根据权利要求1所述的制取氮气系统，其特征在于，还包括泄压装置，所述泄压装置分别设置于所述第一分离器和所述第二分离器底部。
4.根据权利要求2所述的制取氮气系统，其特征在于，还包括第一控制阀和第二控制阀；所述第一控制阀设置于所述第一分离器的进气口；所述第二控制阀设置于所述第二分离器的进气口。
5.根据权利要求2所述的制取氮气系统，其特征在于，还包括第三控制阀和第四控制阀；所述第三控制阀设置于所述第二回路，用于控制所述第一分离器；所述第四控制阀设置于所述第三回路，用于控制所述第二分离器。
6.一种根据权利要求1所述制取氮气系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
S1：压力传感器分别检测第一分离器中的压力P1和第二分离器中的压力P2；
S2：对比第一分离器的压力P1和第二分离器的压力P2；
S3：当P1和P2的差值大于100pa时，小于1000pa；将第三控制阀和第四控制阀处于全开状态；压力平衡装置处于打开状态；
S4：当P1和P2的差值小于100pa时；将第三控制阀和第四控制阀都处于全开状态；压力平衡装置处于正常关闭状态；
S5：当P1和P2的差值大于1000pa时；打开泄压装置，对第一分离器和第二分离器泄压。
7.根据权利要求6所述制取氮气系统的控制方法，其特征在于，所述压力平衡装置为压力调节阀；所述压力调节阀通过调节开度来平衡压力。
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Denomination of invention: A Nitrogen Production System and Its Control Method

Effective date of registration: 20221006

Granted publication date: 20190503

Pledgee: Zhejiang Nanxun Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Hefu Changchao sub branch

Pledgor: HUZHOU NANXUN ZHANHUI MOLECULAR SIEVE PLANT

Registration number: Y2022330002449

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