CN212712741U - 一种psa变压吸附制氧制氮一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于气体分离技术领域，具体涉及一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统。本实用新型至少包括两个制氮吸附分离罐、两个制氧吸附分离罐、一个制氮工艺储罐、一个制氧工艺储罐，还包括各种控制阀门、连接管路及程序控制器，控制阀门包括制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氮用产品出气三位三通中通阀、制氧用产品出气三位三通中通阀、制氮用均压三位三通中封阀、制氧用均压三位三通中封阀、制氮用均压高选阀、制氧用均压高选阀、制氮用均压低选阀、制氧用均压低选阀、制氮用冲洗针型阀及制氧用冲洗针型阀，这些控制阀门和管路、吸附分离罐之间组成升压吸附回路和均压回路。
Description
技术领域
本实用新型属于气体分离技术领域，具体涉及一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统。
背景技术
在现有PSA变压吸附工艺流程中都采用单独制氮和单独制氧，一般都是对制氮的富氧废气和制氧的富氮废气进行排空处理。压缩空气没有得到充分的利用和回收。这就大大的增加了每立方氮气和氧气的生产成本。这种工艺流程虽然经过了长期的应用和完善，还是避免不了上述的弊病。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统。本实用新型的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统能够同时提取氮气和氧气，也可以根据需要单独提取氮气或者氧气，能够充分提高原料空气的回收率和利用率，并且可同时制取高纯度氮气和高浓度氧气。
为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，至少包括两个制氮吸附分离罐、两个制氧吸附分离罐、一个制氮工艺储罐、一个制氧工艺储罐，还包括控制阀门、连接管路及程序控制器，控制阀门包括制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氮用产品出气三位三通中通阀、制氧用产品出气三位三通中通阀、制氮用均压三位三通中封阀、制氧用均压三位三通中封阀、制氮用均压高选阀、制氧用均压高选阀、制氮用均压低选阀、制氧用均压低选阀、制氮用冲洗针型阀及制氧用冲洗针型阀，这些控制阀门和管路、吸附分离罐之间组成下述回路：
升压吸附回路：包括输入管路及对应于第一制氮吸附分离罐、第二制氮吸附分离罐、第一制氧吸附分离罐、第二制氧吸附分离罐、制氮工艺储罐及制氧工艺储罐的切换阀门：制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氮用产品出气三位三通中通阀、制氧用产品出气三位三通中通阀；
均压回路：包括输入管路及对应于第一制氮吸附分离罐、第二制氮吸附分离罐、第一制氧吸附分离罐和第二制氧吸附分离罐的切换阀门：制氮用均压高选阀、制氧用均压高选阀、制氮用均压三位三通中封阀、制氧用均压三位三通中封阀及制氮用均压低选阀、制氧用均压低选阀。
所述制氮制氧用原料进气、废气排空采用所述制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀通过程序控制器来控制原料进气、废气排空。
所述制氮制氧用产品出气采用所述制氮用产品出气三位三通中通阀、制氧用产品出气三位三通中通阀通过程序控制器经制氮工艺储罐、制氧工艺储罐达到产品氮气和氧气的输出及工艺上均压。
所述第一制氮吸附分离罐中的富氧废气经制氮用均压高选阀、制氮用均压三位三通中封阀及制氧用均压低选阀对第一制氧吸附分离罐进行下均压。
所述第二制氧吸附分离罐中的富氮废气经制氧用均压高选阀、制氧用均压三位三通中封阀及制氮用均压低选阀对第二制氮吸附分离罐进行下均压。
所述第二制氮吸附分离罐中的富氧废气经制氮用均压高选阀、制氮用均压三位三通中封阀及制氧用均压低选阀对第二制氧吸附分离罐进行下均压。
所述第一制氧吸附分离罐中的富氮废气经制氧用均压高选阀、制氧用均压三位三通中封阀及制氮用均压低选阀对第一制氮吸附分离罐进行下均压。
所述一体化系统能够同时制氮制氧、单独制氮或单独制氧。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统能够同时提取氮气和氧气二种产品，能用于同时需要氮气和氧气的场合，根据需要还可以通过对程序控制器进行切换，单独提取氮气或者氧气，还可以以多塔流程来生产大型单一产品氮气或者氧气，能够充分提高原料空气的回收率和利用率，达到节能降耗的最终目的。
附图说明
图1是实施例1中同时制氧制氮时第一次升压吸附过程中系统的状态图。
图2是实施例1中同时制氧制氮时第一次均压过程中系统的状态图。
图3是实施例1中同时制氧制氮时第二次升压吸附过程中系统的状态图。
图4是实施例1中同时制氧制氮时第二次均压过程中系统的状态图。
图5是实施例2中单独制氮时A塔吸附过程中系统的状态图。
图6是实施例2中单独制氮时A-B塔均压过程中系统的状态图。
图7是实施例2中单独制氮时B塔吸附过程中系统的状态图。
图8是实施例2中单独制氮时B-A塔均压过程中系统的状态图。
图9是实施例3中单独制氧时C塔吸附过程中系统的状态图。
图10是实施例3中单独制氧时C-D塔均压过程中系统的状态图。
图11是实施例3中单独制氧时D塔吸附过程中系统的状态图。
图12是实施例3中单独制氧时D-C塔均压过程中系统的状态图。
附图标记说明：A-第一制氮吸附分离罐；B-第二制氮吸附分离罐；C-第一制氧吸附分离罐；D-第二制氧吸附分离罐；GY1-制氮工艺储罐；GY2-制氧工艺储罐；KV1ab-制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀；KV1cd-制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀；KV2ef-制氮用产品出气三位三通中通阀；KV2gh-制氧用产品出气三位三通中通阀；KV3ij-制氮用均压三位三通中封阀；KV3kl-制氧用均压三位三通中封阀；G3-制氮用均压高选阀；G4-制氧用均压高选阀；D5、D8-制氮用均压低选阀；D6、D7-制氧用均压低选阀；C1-制氮用冲洗针型阀；C2-制氧用冲洗针型阀。
具体实施方式
一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，至少包括两个制氮吸附分离罐、两个制氧吸附分离罐、一个制氮工艺储罐GY1、一个制氧工艺储罐GY2，还包括各种控制阀门、连接管路及程序控制器，控制阀门包括制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd、制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef、制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl、制氮用均压高选阀G3、制氧用均压高选阀G4、制氮用均压低选阀D5、D8、制氧用均压低选阀D6、D7、制氮用冲洗针型阀C1及制氧用冲洗针型阀C2，这些控制阀门和管路、吸附分离罐之间组成下述回路：
升压吸附回路：包括输入管路及对应于第一制氮吸附分离罐A、第二制氮吸附分离罐B、第一制氧吸附分离罐C和第二制氧吸附分离罐D、制氮工艺储罐GY1及制氧工艺储罐GY2的切换阀门：制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd、制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef、制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh；
均压回路：包括输入管路及对应于第一制氮吸附分离罐A、第二制氮吸附分离罐B、第一制氧吸附分离罐C和第二制氧吸附分离罐D的切换阀门：制氮用均压高选阀（G3）、制氧用均压高选阀G4、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氮用均压低选阀D5、D6、制氧用均压低选阀D7、D8。
所述制氮制氧用原料进气、废气排空采用所述制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd通过程序控制器来控制原料进气、废气排空。
所述制氮制氧用产品出气采用所述制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef、制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh通过程序控制器经制氮工艺储罐GY1、制氧工艺储罐GY2达到产品氮气和氧气的输出及工艺上均压。
所述第一制氮吸附分离罐A中的富氧废气经制氮用均压高选阀G3、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij及制氧用均压低选阀D7对第一制氧吸附分离罐C进行下均压。
所述第二制氧吸附分离罐D中的富氮废气经制氧用均压高选阀G4、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氮用均压低选阀D8对第二制氮吸附分离罐B进行下均压。
所述第二制氮吸附分离罐B中的富氧废气经制氮用均压高选阀G3、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij及制氧用均压低选阀D7对第二制氧吸附分离罐D进行下均压。
所述第一制氧吸附分离罐C中的富氮废气经制氧用均压高选阀G4、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氮用均压低选阀D8对第一制氮吸附分离罐A进行下均压。
实施例1
一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统同时制氮制氧的操作方法，包括以下步骤：
（1）第一次升压吸附过程，如图1所示：
a.经过预处理除油除水的干燥空气经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab，进入第一制氮吸附分离罐A吸附氧气，未被吸附的氮气经制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef、制氮工艺储罐GY1输出产品氮气；
b.经过预处理除油除水的干燥空气经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd，进入第二制氧吸附分离罐D吸附氮气，未被吸附的氧气经制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh、制氧工艺储罐GY2输出产品氧气；
c.第二制氮吸附分离罐B内剩余气体经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab直接排入大气；
d.第一制氧吸附分离罐C内剩余气体经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd直接排入大气；
（2）第一次均压过程，如图2所示：
a.第一制氮吸附分离罐A和第二制氮吸附分离罐B由制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef导通，完成氮气上均压，同时，第一制氧吸附分离罐C和第二制氧吸附分离罐D由制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh导通，完成氧气上均压；
b.第一制氮吸附分离罐A中的富氧废气经制氮用均压高选阀G3、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij及制氧用均压低选阀D7对第一制氧吸附分离罐C进行下均压；同时，第二制氧吸附分离罐D中的富氮废气经制氧用均压高选阀G4、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氮用均压低选阀D8对第二制氮吸附分离罐B进行下均压；
（3）第二次升压吸附过程，如图3所示：
a. 经过预处理除油除水的干燥空气经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab，进入第二制氮吸附分离罐B吸附氧气，未被吸附的氮气经制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef、制氮工艺储罐GY1输出产品氮气；
b. 经过预处理除油除水的干燥空气经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd，进入第一制氧吸附分离罐C吸附氮气，未被吸附的氧气经制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh、制氧工艺储罐GY2输出产品氧气；
c.第一制氮吸附分离罐A内剩余气压经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab直接排入大气；
d.第二制氧吸附分离罐D内剩余气压经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd直接排入大气；
（4）第二次均压过程，如图4所示：
a.第一制氮吸附分离罐A和第二制氮吸附分离罐B由制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef导通，完成氮气上均压；第一制氧吸附分离罐C和第二制氧吸附分离罐D由制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh导通，完成氧气上均压；
b.第二制氮吸附分离罐B中的富氧废气经制氮用均压高选阀G3、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij及制氧用均压低选阀D7，对第二制氧吸附分离罐D进行下均压；同时，第一制氧吸附分离罐C中的富氮废气经制氧用均压高选阀G4、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氮用均压低选阀D8对第一制氮吸附分离罐A进行下均压。
实施例2
一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统单独制氮的操作方法，现以第一制氮吸附分离罐A、第二制氮吸附分离罐B为例来详细描述，包括以下步骤：
（1）单独制氮A塔吸附过程：经过空气预处理除油除水的干燥原料空气经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab，进入第一制氮吸附分离罐A吸附氧气，未被吸附的氮气经制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef，制氮工艺储罐GY1输出产品氮气，同时，第二制氮吸附分离罐B内剩余气体经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab直接排入大气，见附图5；
（2）单独制氮A-B塔均压过程：第一制氮吸附分离罐A和第二制氮吸附分离罐B由制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef导通，完成氮气上均压，第一制氮吸附分离罐A中的富氧废气经制氮用均压高选阀G3、制氮用均压三位三通中封阀（KV3ij）及制氮用均压低选阀D5对第二制氮吸附分离罐B进行下均压，见附图6；
（3）单独制氮B塔吸附过程：当均压过程结束，此时第二制氮吸附分离罐B内压力只有工作压力的一半压力，为了尽快使第二制氮吸附分离罐B进入新一轮工作循环，利用干燥原料空气来进行最终升压；即干燥原料空气经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab，进入第二制氮吸附分离罐B吸附氧气，未被吸附的氮气经制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef，制氮工艺储罐GY1输出产品氮气，同时，第一制氮吸附分离罐A内剩余气压经制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1ab直接排入大气，制氧吸附分离罐D内剩余气压经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd直接排入大气，见附图7；
（4）单独制氮B-A塔均压过程：第二制氮吸附分离罐B和第一制氮吸附分离罐A由制氮用产品出气三位三通中通阀KV2ef导通，完成氮气上均压，第二制氮吸附分离罐B中的富氧废气经制氮用均压高选阀G3、制氮用均压三位三通中封阀KV3ij及制氮用均压低选阀D5对第一制氮吸附分离罐A进行下均压，见附图8。
实施例3
一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统单独制氧的操作方法，现以第一制氧吸附分离罐C、第二制氧吸附分离罐D为例来详细描述，包括以下步骤：
（1）单独制氧C塔吸附过程：经过空气预处理除油除水的干燥原料空气经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd，进入第一制氧吸附分离罐C吸附氮气，未被吸附的氧气经制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh由制氧工艺储罐GY2输出产品氧气，同时，第二制氧吸附分离罐D内剩余气体经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd直接排入大气，见附图9；
（2）单独制氧C-D塔均压过程：第一制氧吸附分离罐C和第二制氧吸附分离罐D由制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh导通，完成氧气上均压，同时，第一制氧吸附分离罐C中的富氮废气经制氧用均压高选阀G4、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氧用均压低选阀D6对第二制氧吸附分离罐D进行下均压，见附图10；
（3）单独制氧D塔吸附过程：当均压过程结束，此时第二制氧吸附分离罐D内压力只有工作压力的一半压力，为了尽快使第二制氧吸附分离罐D进入新一轮工作循环，利用干燥原料空气来进行最终升压；即干燥原料空气经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd进入第二制氧吸附分离罐D吸附氮气，未被吸附的氧气经制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh，制氧工艺储罐GY2输出产品氧气，同时，第一制氧吸附分离罐C内剩余气压经制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀KV1cd直接排入大气，见附图11；
（4）单独制氧D-C塔均压过程：第二制氧吸附分离罐D和第一制氧吸附分离罐C由制氧用产品出气三位三通中通阀KV2gh导通，完成氧气上均压，同时，第二制氧吸附分离罐D中的富氮废气经制氧用均压高选阀G4、制氧用均压三位三通中封阀KV3kl及制氧用均压低选阀D6对第一制氧吸附分离罐C进行下均压，见附图12。
以上仅就本实用新型较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，至少包括两个制氮吸附分离罐（A、B）、两个制氧吸附分离罐（C、D）、一个制氮工艺储罐（GY1）、一个制氧工艺储罐（GY2），还包括控制阀门、连接管路及程序控制器，控制阀门包括制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀（KV1ab）、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀（KV1cd）、制氮用产品出气三位三通中通阀（KV2ef）、制氧用产品出气三位三通中通阀（KV2gh）、制氮用均压三位三通中封阀（KV3ij）、制氧用均压三位三通中封阀（KV3kl）、制氮用均压高选阀（G3）、制氧用均压高选阀（G4）、制氮用均压低选阀（D5、D8）、制氧用均压低选阀（D6、D7）、制氮用冲洗针型阀（C1）及制氧用冲洗针型阀（C2），这些控制阀门和管路、吸附分离罐之间组成下述回路：
升压吸附回路：包括输入管路及对应于第一制氮吸附分离罐（A）、第二制氮吸附分离罐（B）、第一制氧吸附分离罐（C）、第二制氧吸附分离罐（D）、制氮工艺储罐（GY1）及制氧工艺储罐（GY2）的切换阀门：制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀（KV1ab）、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀（KV1cd）、制氮用产品出气三位三通中通阀（KV2ef）、制氧用产品出气三位三通中通阀（KV2gh）；
均压回路：包括输入管路及对应于第一制氮吸附分离罐（A）、第二制氮吸附分离罐（B）、第一制氧吸附分离罐（C）和第二制氧吸附分离罐（D）的切换阀门：制氮用均压高选阀（G3）、制氧用均压高选阀（G4）、制氮用均压三位三通中封阀（KV3ij）、制氧用均压三位三通中封阀（KV3kl）制氮用均压低选阀（D5、D6）及制氧用均压低选阀（D7、D8）。
2.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述制氮制氧用原料进气、废气排空采用所述制氮用原料进气、废气排空三位五通中封阀（KV1ab）、制氧用原料进气、废气排空三位五通中封阀（KV1cd）通过所述程序控制器来控制原料进气、废气排空。
3.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述制氮制氧用产品出气采用所述制氮用产品出气三位三通中通阀（KV2ef）、制氧用产品出气三位三通中通阀（KV2gh）通过所述程序控制器经制氮工艺储罐（GY1）、制氧工艺储罐（GY2）达到产品氮气和氧气的输出及工艺上均压。
4.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述第一制氮吸附分离罐（A）中的富氧废气经制氮用均压高选阀（G3）、制氮用均压三位三通中封阀（KV3ij）及制氧用均压低选阀（D7）对第一制氧吸附分离罐（C）进行下均压。
5.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述第二制氧吸附分离罐（D）中的富氮废气经制氧用均压高选阀（G4）、制氧用均压三位三通中封阀（KV3kl）及制氮用均压低选阀（D8）对第二制氮吸附分离罐（B）进行下均压。
6.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述第二制氮吸附分离罐（B）中的富氧废气经制氮用均压高选阀（G3）、制氮用均压三位三通中封阀（KV3ij）及制氧用均压低选阀（D7）对第二制氧吸附分离罐（D）进行下均压。
7.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述第一制氧吸附分离罐（C）中的富氮废气经制氧用均压高选阀（G4）、制氧用均压三位三通中封阀（KV3kl）及制氮用均压低选阀（D8）对第一制氮吸附分离罐（A）进行下均压。
8.根据权利要求1所述的PSA变压吸附制氧制氮一体化系统，其特征在于，所述一体化系统能够同时制氮制氧、单独制氮或单独制氧。
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| CN202021386113.7U CN212712741U (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 一种psa变压吸附制氧制氮一体化系统 |
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| CN202021386113.7U CN212712741U (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 一种psa变压吸附制氧制氮一体化系统 |
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2020
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| CN111620308A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-04 | 江阴煊桠净化科技有限公司 | Psa变压吸附制氧制氮一体化系统及其同时制氮制氧的方法 |
| CN111620308B (zh) * | 2020-07-14 | 2024-06-25 | 江阴煊桠净化科技有限公司 | Psa变压吸附制氧制氮一体化系统及其同时制氮制氧的方法 |
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