CN208054913U - 一种单塔空气分离式制氮系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种单塔空气分离式制氮系统,包括一种单塔空气分离式制氮系统,包括空压机、干燥器、碱洗池、鼓风机、除油器、单塔式吸附器、氮气缓冲罐,其中空压机、除油器、单塔式吸附器以及氮气缓冲罐依次连接,所述单塔式吸附器包括吸附器外罐体和吸附芯;所述吸附芯的包括一个周围设置可切换吸附头的密封罐体;所述吸附芯上的可切换吸附头分为两组,两组可切换吸附头交替工作;该系统采用了一个制氮吸附器,当一侧的可切换吸附头吸满氧气后,自动转换成封闭状态,进行氧气的释放,另一侧的可切换吸附头转换到工作状态,进行氧气的吸附,两组可切换吸附头交替工作,保证制氮过程的持续进行。

Description

一种单塔空气分离式制氮系统
技术领域
本实用新型涉及一种单塔空气分离式制氮系统,属于氮气生产技术领域。
背景技术
随着经济发展,科技研发民用工业,都离不开气体工业与低温技术,全球特别是中国的经济增长,使空气分离市场前景看好、形势乐观。石化、电子、化纤、多晶硅等工业的发展需要高纯氮气走越来越多。制氮设备属于国家鼓励发展的节能环保范畴。氮气的化学性质不活泼,在平常的状态下有很大的惰性,不容易与其它物质发生化学反应。因此,氮气在玻璃、炼油、冶金、电子、化学工业中广泛地用来作为保护气,其应用前景非常广阔,是需求急速增长的一种工业气体。
目前,氮气的制备主要是分离空气中的氮气,空气中,主要的气体为氮气和氧气,氮气含量超过百分之七十八,氧气的含量超过百分之二十一,在现有制氮工业中,主要就是制氮机,通过吸附空气中的氧气,得到纯净的氮气。目前,现有制氮机主要包括空压机、制氮吸附罐和储氮气罐,其中,氮气和氧气的分离是在制氮吸附罐中进行的,空气经过制氮吸附罐后,空气中的氧气被制氮吸附罐内的活性炭吸附。由于活性炭吸附能力有限,因此,在吸附一定量的氧气后,需要释放氧气,然后接着吸附,为了使制氮过程持续进行,现有制氮机都配有两个制氮吸附罐,两个制氮吸附罐交替工作,以此保证氮气的持续制备。然而,这样无疑增加了设备成本投入,而且设备过大,不能用于移动作业。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种单塔空气分离式制氮系统,为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:
一种单塔空气分离式制氮系统,包括空压机、干燥器、碱洗池、鼓风机、除油器、单塔式吸附器、氮气缓冲罐,其中空压机、除油器、单塔式吸附器以及氮气缓冲罐依次连接,在空压机的进气口端设置有空气预处理设备,该预处理设备包括碱洗池、干燥器,并在碱洗池前端安装鼓风机,其特征在于:所述氮气排出管连接单塔式吸附器的排气管,氮气排出管末端安装纯度检测箱,并从纯度检测箱分出两根管道,一根连接氮气缓冲罐,另一根连接暂存箱,且在两根管道上分别安装电磁阀;所述暂存箱通过管道连接空压机和除油器之间的管道,并且在两管道相接处的气流上游管道各设一个电磁阀;该系统设置有控制各个部件的总控制器;所述单塔式吸附器的上部设置集氧管,该集氧管上设置电磁阀,且集氧管的末端连接氧气存储罐;所述单塔式吸附器包括吸附器外罐体和吸附芯,吸附芯通过固定件固定设置在吸附器外罐体内部;吸附器外罐体的下部设置底盖,底盖向下凹陷,且在背面设置驱动装置,在吸附芯下端面设置连通其内部的进气管,且该进气管穿过底盖;所述吸附芯包括一个周围设置可切换吸附头的密封罐体,在该密封罐体的下部边沿设置密封凸缘,相应地在底盖的内面设置对接密封凸缘;所述吸附芯上的可切换吸附头分为两组,两组可切换吸附头交替工作;所述可切换吸附头包括与密封罐体连为一体的固定体,且该固定体中部设置圆柱腔体,该圆柱腔体中部安装吸附剂安装管;所述圆柱腔体和吸附剂安装管的两侧分别设置通气孔和通孔,其中通气孔连通吸附器外罐体和吸附芯;所述吸附剂安装管中部沿轴向贯穿设置转轴,转轴的下端穿过底盖,且在转轴下端安装齿轮,齿轮由对应的驱动装置驱动;在固定体的一侧内部设置集氧腔,该集氧腔与圆柱腔体之间通过连通孔连通,且在集氧腔的上端设置排氧管,该排氧管穿过吸附器外罐体,并与集氧管连通。
作该制氮设备中,采用了一个制氮吸附器,即单塔式吸附器,但单塔式吸附器内设可以交替进行工作的可切换吸附头,当一侧的可切换吸附头吸满氧气后,自动转换成封闭状态,进行氧气的释放,另一侧的可切换吸附头转换到工作状态,进行氧气的吸附,两组可切换吸附头交替工作,保证制氮过程的持续进行。与现有制氮设备相比,该设备成本低,效率高,由于设备占用空间少,因此便于移动作业。
作为优选方案,所述干燥器与空压机之间设置空气暂存罐。空气暂存罐用于暂时积累经过初步过滤的空气,使空压机可以有充足的空气来源。
作为优选方案,所述暂存箱内安装气压检测器,气压检测器连接总控制器,并通过总控制器控制连接暂存箱的管道上的电磁阀以及空压机和除油器之间的电磁阀。
作为优选方案,所述纯度检测箱内安装氧气检测器,氧气检测器连接总控制器,并通过总控制器控制纯度检测箱上分出的两根管道上的电磁阀。
作为优选方案,所述单塔式吸附器的下部设置支撑腿。
作为优选方案,所述吸附器外罐体的底部设置副盖,该副盖通过螺栓安装在底盖上。单塔式吸附器下部设置有驱动装置以及齿轮,设置副盖可以对这些装置进行保护,避免受到损坏。
作为优选方案,所述圆柱腔体内壁设置密封内层。
氮气在进入空压机前,经过了初步净化,除去空气中的二氧化碳、二氧化硫等气体,这对于任何地区的空气都适合,可以最大限度地除去空气中的杂气。在空气的除氧吸附阶段,现有除氧过程是借助两个制氮吸附器进行交替工作来完成的,这样的工作模式设备成本大,设备占用空间大,不便于移动。本方案中使用了一个单塔式吸附器,其内部设置可交替工作的可切换吸附头,这极大地节省了设备投入成本,简化制氮过程。对于有杂质的气体,还进行二次过滤,可以有效地保证所制氮气的纯度。
附图说明
图1为本实用新型在使用过程中的原理图。
图2为本实用新型的单塔式吸附器的整体结构示意图。
图3为本实用新型的单塔式吸附器倒置状态下的底盖结构示意图。
图4为本实用新型的底盖的背面结构示意图。
图5为本实用新型的单塔式吸附器的半剖结构示意图。
图6为本实用新型的单塔式吸附器倒置状态下的吸附芯的安装结构示意图。
图7为本实用新型的单塔式吸附器的吸附芯的整体结构示意图。
图8为本实用新型的吸附芯的可切换吸附头的结构示意图。
图9为本实用新型的可切换吸附头的半剖结构示意图。
图中,空压机1、空气暂存罐2、干燥器3、碱洗池4、鼓风机5、除油器6、单塔式吸附器7、氮气排出管8、氮气缓冲罐9、纯度检测箱10、暂存箱11、氧气存储罐12、电磁阀13、氧气检测器14、气压检测器15、总控制器16、吸附器外罐体701、支撑腿702、进气管703、排气管704、底盖705、副盖706、集氧管707、转轴708、齿轮709、驱动装置710、吸附芯711、固定件712、可切换吸附头713、密封凸缘714、固定体715、圆柱腔体716、通气孔717、排氧管718、吸附剂安装管720、集氧腔721、通孔722、连通孔723、密封内层724、对接密封凸缘725。
具体实施方式
如图所示,一种单塔空气分离式制氮系统,包括空压机1、干燥器3、碱洗池4、鼓风机5、除油器6、单塔式吸附器7、氮气缓冲罐9,其中空压机1、除油器6、单塔式吸附器7以及氮气缓冲罐9依次连接,在空压机1的进气口端设置有空气预处理设备,该预处理设备包括碱洗池4、干燥器3,并在碱洗池4前端安装鼓风机5,其特征在于:所述氮气排出管8连接单塔式吸附器7的排气管 704,氮气排出管8末端安装纯度检测箱10,并从纯度检测箱10分出两根管道,一根连接氮气缓冲罐9,另一根连接暂存箱11,且在两根管道上分别安装电磁阀 13;所述暂存箱11通过管道连接空压机1和除油器6之间的管道,并且在两管道相接处的气流上游管道各设一个电磁阀13;该系统设置有控制各个部件的总控制器16;所述单塔式吸附器7的上部设置集氧管707,该集氧管707上设置电磁阀13,且集氧管707的末端连接氧气存储罐12;所述单塔式吸附器7包括吸附器外罐体701和吸附芯711,吸附芯711通过固定件712固定设置在吸附器外罐体701内部;吸附器外罐体701的下部设置底盖705,底盖705向下凹陷,且在背面设置驱动装置710,在吸附芯711下端面设置连通其内部的进气管703,且该进气管703穿过底盖705;所述吸附芯711包括一个周围设置可切换吸附头 713的密封罐体,在该密封罐体的下部边沿设置密封凸缘714,相应地在底盖705 的内面设置对接密封凸缘725;所述吸附芯711上的可切换吸附头713分为两组,两组可切换吸附头713交替工作;所述可切换吸附头713包括与密封罐体连为一体的固定体715,且该固定体715中部设置圆柱腔体716,该圆柱腔体716中部安装吸附剂安装管720;所述圆柱腔体716和吸附剂安装管720的两侧分别设置通气孔717和通孔722,其中通气孔717连通吸附器外罐体701和吸附芯711;所述吸附剂安装管720中部沿轴向贯穿设置转轴708,转轴708的下端穿过底盖 705,且在转轴708下端安装齿轮709,齿轮709由对应的驱动装置710驱动;在固定体715的一侧内部设置集氧腔721,该集氧腔721与圆柱腔体716之间通过连通孔723连通,且在集氧腔721的上端设置排氧管718,该排氧管718穿过吸附器外罐体701,并与集氧管707连通。
作为优选方案,所述干燥器3与空压机1之间设置空气暂存罐2。空气暂存罐2用于暂时积累经过初步过滤的空气,使空压机1可以有充足的空气来源。
作为优选方案,所述暂存箱11内安装气压检测器15,气压检测器15连接总控制器16,并通过总控制器16控制连接暂存箱11的管道上的电磁阀13以及空压机1和除油器6之间的电磁阀13。
作为优选方案,所述纯度检测箱10内安装氧气检测器14,氧气检测器14 连接总控制器16,并通过总控制器16控制纯度检测箱10上分出的两根管道上的电磁阀13。
作为优选方案,所述单塔式吸附器7的下部设置支撑腿702。
作为优选方案,所述吸附器外罐体701的底部设置副盖706,该副盖706 通过螺栓安装在底盖705上。单塔式吸附器7下部设置有驱动装置710以及齿轮 709,设置副盖706可以对这些装置进行保护,避免受到损坏。
作为优选方案,所述圆柱腔体716内壁设置密封内层724。
作该制氮设备中,采用了一个制氮吸附器,即单塔式吸附器7,但单塔式吸附器7内设可以交替进行工作的可切换吸附头713,当一侧的可切换吸附头713 吸满氧气后,自动转换成封闭状态,进行氧气的释放,另一侧的可切换吸附头 713转换到工作状态,进行氧气的吸附,两组可切换吸附头713交替工作,保证制氮过程的持续进行。与现有制氮设备相比,该设备成本低,效率高,由于设备占用空间少,因此便于移动作业。
氮气在进入空压机1前,经过了初步净化,除去空气中的二氧化碳、二氧化硫等气体,这对于任何地区的空气都适合,可以最大限度地除去空气中的杂气。在空气的除氧吸附阶段,现有除氧过程是借助两个制氮吸附器进行交替工作来完成的,这样的工作模式设备成本大,设备占用空间大,不便于移动。本方案中使用了一个单塔式吸附器7,其内部设置可交替工作的可切换吸附头713,这极大地节省了设备投入成本,简化制氮过程。对于有杂质的气体,还进行二次过滤,可以有效地保证所制氮气的纯度。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种单塔空气分离式制氮系统,包括空压机、干燥器、碱洗池、鼓风机、除油器、单塔式吸附器、氮气排出管、氮气缓冲罐,其中空压机、除油器、单塔式吸附器以及氮气缓冲罐依次连接,在空压机的进气口端设置有空气预处理设备,该预处理设备包括碱洗池、干燥器,并在碱洗池前端安装鼓风机,其特征在于:所述氮气排出管连接单塔式吸附器的排气管,氮气排出管末端安装纯度检测箱,并从纯度检测箱分出两根管道,一根连接氮气缓冲罐,另一根连接暂存箱,且在两根管道上分别安装电磁阀;所述暂存箱通过管道连接空压机和除油器之间的管道,并且在两管道相接处的气流上游管道各设一个电磁阀;该系统设置有控制各个部件的总控制器;所述单塔式吸附器的上部设置集氧管,该集氧管上设置电磁阀,且集氧管的末端连接氧气存储罐;所述单塔式吸附器包括吸附器外罐体和吸附芯,吸附芯通过固定件固定设置在吸附器外罐体内部;吸附器外罐体的下部设置底盖,底盖向下凹陷,且在背面设置驱动装置,在吸附芯下端面设置连通其内部的进气管,且该进气管穿过底盖;所述吸附芯包括一个周围设置可切换吸附头的密封罐体,在该密封罐体的下部边沿设置密封凸缘,相应地在底盖的内面设置对接密封凸缘;所述吸附芯上的可切换吸附头分为两组,两组可切换吸附头交替工作;所述可切换吸附头包括与密封罐体连为一体的固定体,且该固定体中部设置圆柱腔体,该圆柱腔体中部安装吸附剂安装管;所述圆柱腔体和吸附剂安装管的两侧分别设置通气孔和通孔,其中通气孔连通吸附器外罐体和吸附芯;所述吸附剂安装管中部沿轴向贯穿设置转轴,转轴的下端穿过底盖,且在转轴下端安装齿轮,齿轮由对应的驱动装置驱动;在固定体的一侧内部设置集氧腔,该集氧腔与圆柱腔体之间通过连通孔连通,且在集氧腔的上端设置排氧管,该排氧管穿过吸附器外罐体,并与集氧管连通。
2.根据权利要求1所述的一种单塔空气分离式制氮系统,其特征在于:所述干燥器与空压机之间设置空气暂存罐。
3.根据权利要求1所述的一种单塔空气分离式制氮系统,其特征在于:所述暂存箱内安装气压检测器,气压检测器连接总控制器,并通过总控制器控制连接暂存箱的管道上的电磁阀以及空压机和除油器之间的电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种单塔空气分离式制氮系统,其特征在于:所述纯度检测箱内安装氧气检测器,氧气检测器连接总控制器,并通过总控制器控制纯度检测箱上分出的两根管道上的电磁阀。
5.根据权利要求1所述的一种单塔空气分离式制氮系统,其特征在于:所述单塔式吸附器的下部设置支撑腿。
6.根据权利要求1所述的一种单塔空气分离式制氮系统,其特征在于:所述吸附器外罐体的底部设置副盖,该副盖通过螺栓安装在底盖上。
7.根据权利要求1所述的一种单塔空气分离式制氮系统,其特征在于:所述圆柱腔体内壁设置密封内层。
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