CN112354325A - 一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，包括空气压缩机、空气过滤组件、第一吸附塔和第二吸附塔，所述空气压缩机的进气口安装有空气进管，所述空气压缩机的出去口安装有压缩气体输送管，且空气压缩机通过压缩气体输送管实现与空气过滤组件气体连通，所述空气过滤组件通过输送管路与空气储罐气体连通，所述空气储罐通过输送管线分布与第一吸附塔、第二吸附塔进行气动连通，所述第一吸附塔通过第一送气管线连通有串联放气区，第二吸附塔通过第二送气管线连通有串并联放气区。本发明第一吸附塔和第二吸附塔可进行串联用实现氮气浓度99.999％，其中第一吸附塔和第二吸附塔并联用可时间氮气浓度99~99.5％，能够根据实验的需要进行对应的取用。

Description

一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统
技术领域
本发明涉及氮气制备技术领域，具体为一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统。
背景技术
制氮机是根据变压吸附原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从空气中制取氮气。经过纯化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于空气动力学效应，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，氧被碳分子筛优先吸附，氮在气相中被富集起来，形成成品氮气。然后经减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氧气等杂质，实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氮气之目的。现有的制氮气设备体积较大，同时制备效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，解决了背景技术提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，包括空气压缩机、空气过滤组件、空气储罐、第一吸附塔和第二吸附塔，所述空气压缩机的进气口安装有空气进管，所述空气压缩机的出去口安装有压缩气体输送管，且空气压缩机通过压缩气体输送管实现与空气过滤组件气体连通，所述空气过滤组件通过输送管路与空气储罐气体连通，所述空气储罐通过输送管线分布与第一吸附塔、第二吸附塔进行气动连通，所述第一吸附塔通过第一送气管线连通有串联放气区，所述第二吸附塔通过第二送气管线连通有串并联放气区。
其中，所述第一吸附塔和第二吸附塔可进行串联用实现氮气浓度99.999％。
所述第一吸附塔和第二吸附塔并联用可时间氮气浓度99~99.5％,所述第一吸附塔和第二吸附塔分别由四个氧氮分离罐组成，且每个氧氮分离罐内安装有碳分子筛。
其中，所述串联放气区和串并联放气区处安装有氮气浓度检测器。
其中，所述输送管路、输送管线、第一送气管线和第二送气管线与PLC控制系统进行电控连接。
其中，串并联的吸附塔数量可以为n个，n≥2。
优选的，所述空气过滤组件内部安装有管道过滤器、冷冻干燥机、精过滤器和超精过滤器，管道过滤器、冷冻干燥机、精过滤器和超精过滤器按照进气顺序排位设计，且管道过滤器、冷冻干燥机、精过滤器和超精过滤器彼此通过气体管道实现气体流通。
优选的，所述空气储罐的底部安装有第一控制阀A，所述空气储罐的顶部安装有第一控制阀B。
优选的，所述输送管线上安装有第二控制阀A、第二控制阀B、第二控制阀C、第二控制阀D和第二控制阀E，第二控制阀A、第二控制阀B、第二控制阀C、第二控制阀D和第二控制阀E均匀分布在第一吸附塔的四个氧氮分离罐处。
优选的，所述第一送气管线上安装有第三控制阀，且第三控制阀位于串联放气区处。
优选的，所述第二送气管线上安装有第四控制阀A、第四控制阀B、第四控制阀C、第四控制阀D和第四控制阀E，且第四控制阀A、第四控制阀B、第四控制阀C和第四控制阀D均匀分布在第二吸附塔的四个氧氮分离罐处，第四控制阀E位于串并联放气区处。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明通过设有的空气过滤组件，由管道过滤器除去大部分的油、水和尘，再经冷冻干燥机进一步除水、精过滤器除油和除尘，并由在紧随其后的超精过滤器进行深度净化。以实现用来防止可能出现的微量油渗透，为碳分子筛提供充分保护。
2、本发明通过空气储罐降低气流脉动，起缓冲作用；从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件，以便充分除去油水杂质，减轻后续第一吸附塔和第二吸附塔；同时，在吸附塔进行工作切换时，它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，使吸附塔内压力很快上升到工作压力，保证了设备可靠稳定的运行。
3、本发明通过设有第一吸附塔和第二吸附塔，第一吸附塔和第二吸附塔可进行串联用实现氮气浓度99.999％，其中第一吸附塔和第二吸附塔并联用可时间氮气浓度99~99.5％，能够根据实验的需要进行对应的取用；本发明的结构装置较小，以适应实验室制氮气用。
附图说明
图1为本发明制备流程示意图。
图中：1、空气进管；2、空气压缩机；3、压缩气体输送管；4、管道过滤器；5、冷冻干燥机；6、精过滤器；7、超精过滤器；8、空气过滤组件；9、空气储罐；10、第一吸附塔；11、第二吸附塔；12、串联放气区；13、串并联放气区。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统技术方案：
实施例1
一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，包括空气压缩机2、空气过滤组件8、空气储罐9、第一吸附塔10和第二吸附塔11，所述空气压缩机2的进气口安装有空气进管1，所述空气压缩机2的出去口安装有压缩气体输送管3，且空气压缩机2通过压缩气体输送管3实现与空气过滤组件8气体连通；其中，能够对空气进行压缩，达到压缩高效输送的目的。所述空气过滤组件8通过输送管路与空气储罐9气体连通，所述空气储罐9通过输送管线分布与第一吸附塔10、第二吸附塔11进行气动连通，所述第一吸附塔10通过第一送气管线连通有串联放气区12，所述第二吸附塔11通过第二送气管线连通有串并联放气区13；空气储罐9降低气流脉动，起缓冲作用；从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件，以便充分除去油水杂质，减轻后续第一吸附塔14和第二吸附塔16；同时，在吸附塔进行工作切换时，它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，使吸附塔内压力很快上升到工作压力，保证了设备可靠稳定的运行。
实施例2
其中，所述第一吸附塔10和第二吸附塔11可进行串联用实现氮气浓度99.999％。所述第一吸附塔10和第二吸附塔11并联用可时间氮气浓度99~99.5％,所述第一吸附塔10和第二吸附塔11分别由四个氧氮分离罐组成，且每个氧氮分离罐内安装有碳分子筛。其中，所述串联放气区12和串并联放气区13处安装有氮气浓度检测器；其中，当洁净的压缩空气进入第一吸附塔10入口端经碳分子筛向出口端流动时，O2、CO2和H2O被其吸附，产品氮气由第一吸附塔10出口端流出；经一段时间后，第一吸附塔10内的碳分子筛吸附饱和。此时，第一吸附塔10自动停止吸附，压缩空气流入第二吸附塔11进行吸氧产氮，对第一吸附塔11分子筛进行再生；分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的O2、CO2和H2O来实现的；两塔交替进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续输出氮气；且第一吸附塔10和第二吸附塔11进行串联用实现氮气浓度99.999％；第一吸附塔10和第二吸附塔11并联用可时间氮气浓度99~99.5％。
其中，串并联的吸附塔数量可以为n个，n≥2。
其中，所述输送管路、输送管线、第一送气管线和第二送气管线与PLC控制系统进行电控连接；能够实现智能调节的目的，达到高效率处理制氮气的目的。
实施例3
所述空气过滤组件8内部安装有管道过滤器4、冷冻干燥机5、精过滤器6和超精过滤器7，管道过滤器4、冷冻干燥机5、精过滤器6和超精过滤器7按照进气顺序排位设计，且管道过滤器4、冷冻干燥机5、精过滤器6和超精过滤器7彼此通过气体管道实现气体流通；其中，先由管道过滤器4除去大部分的油、水和尘，再经冷冻干燥机5进一步除水、精过滤器6除油和除尘，并由在紧随其后的超精过滤器7进行深度净化。以实现用来防止可能出现的微量油渗透，为碳分子筛提供充分保护。
实施例4
所述空气储罐9的底部安装有第一控制阀A，所述空气储罐9的顶部安装有第一控制阀B；通过第一吸附塔10和第二吸附塔11的制备速率来调节第一控制阀A和第一控制阀B的开度以实现空气供应的目的。
实施例5
所述输送管线上安装有第二控制阀A、第二控制阀B、第二控制阀C、第二控制阀D和第二控制阀E，第二控制阀A、第二控制阀B、第二控制阀C、第二控制阀D和第二控制阀E均匀分布在第一吸附塔10的四个氧氮分离罐处；在进行。所述第一送气管线上安装有第三控制阀，且第三控制阀位于串联放气区12处；所述第二送气管线上安装有第四控制阀A、第四控制阀B、第四控制阀C、第四控制阀D和第四控制阀E，且第四控制阀A、第四控制阀B、第四控制阀C和第四控制阀D均匀分布在第二吸附塔11的四个氧氮分离罐处，第四控制阀E位于串并联放气区13处；在进行串联和并联制造氮气的时候通过PLC控制调节阀门的开度，达到根据需要的工艺制备对应浓度的氮气，以实现实验室需要。
工作原理：先由管道过滤器4除去大部分的油、水和尘，再经冷冻干燥机5进一步除水、精过滤器6除油和除尘，并由在紧随其后的超精过滤器7进行深度净化。以实现用来防止可能出现的微量油渗透，为碳分子筛提供充分保护。
空气储罐9降低气流脉动，起缓冲作用；从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件，以便充分除去油水杂质，减轻后续第一吸附塔14和第二吸附塔16；同时，在吸附塔进行工作切换时，它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，使吸附塔内压力很快上升到工作压力，保证了设备可靠稳定的运行。
第一吸附塔10和第二吸附塔11可进行串联用实现氮气浓度99.999％，第一吸附塔10和第二吸附塔11并联用可时间氮气浓度99~99.5％，能够根据实验的需要进行对应的取用；本发明的结构装置较小，以适应实验室制氮气用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，包括空气压缩机（2）、空气过滤组件（8）、空气储罐（9）、第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11），其特征在于：所述空气压缩机（2）的进气口安装有空气进管（1），所述空气压缩机（2）的出去口安装有压缩气体输送管（3），且空气压缩机（2）通过压缩气体输送管（3）实现与空气过滤组件（8）气体连通，所述空气过滤组件（8）通过输送管路与空气储罐（9）气体连通，所述空气储罐（9）通过输送管线分布与第一吸附塔（10）、第二吸附塔（11）进行气动连通，所述第一吸附塔（10）通过第一送气管线连通有串联放气区（12），所述第二吸附塔（11）通过第二送气管线连通有串并联放气区（13）；
其中，所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）可进行串联用实现氮气浓度99.999％；
所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）并联用可时间氮气浓度99~99.5％,所述第一吸附塔（10）和第二吸附塔（11）分别由四个氧氮分离罐组成，且每个氧氮分离罐内安装有碳分子筛；
其中，所述串联放气区（12）和串并联放气区（13）处安装有氮气浓度检测器；
其中，所述输送管路、输送管线、第一送气管线和第二送气管线与PLC控制系统进行电控连接；
其中，串并联的吸附塔数量可以为n个，n≥2。
2.根据权利要求1所述的一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，其特征在于：所述空气过滤组件（8）内部安装有管道过滤器（4）、冷冻干燥机（5）、精过滤器（6）和超精过滤器（7），管道过滤器（4）、冷冻干燥机（5）、精过滤器（6）和超精过滤器（7）按照进气顺序排位设计，且管道过滤器（4）、冷冻干燥机（5）、精过滤器（6）和超精过滤器（7）彼此通过气体管道实现气体流通。
3.根据权利要求1所述的一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，其特征在于：所述空气储罐（9）的底部安装有第一控制阀A，所述空气储罐（9）的顶部安装有第一控制阀B。
4.根据权利要求1所述的一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，其特征在于：所述输送管线上安装有第二控制阀A、第二控制阀B、第二控制阀C、第二控制阀D和第二控制阀E，第二控制阀A、第二控制阀B、第二控制阀C、第二控制阀D和第二控制阀E均匀分布在第一吸附塔（10）的四个氧氮分离罐处。
5.根据权利要求1所述的一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，其特征在于：所述第一送气管线上安装有第三控制阀，且第三控制阀位于串联放气区（12）处。
6.根据权利要求1所述的一种实验室用吸附塔串并联用氮气制备系统，其特征在于：所述第二送气管线上安装有第四控制阀A、第四控制阀B、第四控制阀C、第四控制阀D和第四控制阀E，且第四控制阀A、第四控制阀B、第四控制阀C和第四控制阀D均匀分布在第二吸附塔（11）的四个氧氮分离罐处，第四控制阀E位于串并联放气区（13）处。
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