CN212832851U - 一种psa制氮系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PSA制氮系统，包括两个并联设置的吸附塔A和吸附塔B，吸附塔A和吸附塔B分别通过进气支管A和进气支管B与进气总管连接，进气总管一端设置有空气入口，吸附塔A和吸附塔B分别通过出气支管A和出气支管B与出气总管连接，出气总管一端与氮气缓冲罐连接，出气支管A和出气支管B上分别设置有A塔出气阀和B塔出气阀，吸附塔A和吸附塔B均与上均压阀连接并分别与A塔中下均压阀和B塔中下均压阀连接，吸附塔A和吸附塔B分别与A塔放空阀和B塔放空阀连接，氮气缓冲罐出气口与出气分类管连接，出气分类管远离氮气缓冲罐一端分别与不合格排气管、合格排气管连接，能够提高制氮效率的同时降低能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及制氮领域，尤其涉及一种PSA制氮系统。
背景技术
随着经济发展，氮气作为一种惰性气体，在易燃易爆物料的惰性保护、特殊物料的防氧化、贮罐及容器的充氮排氧、精细化工、石油化工等过程中被广泛应用。工业制氮主要通过分离空气来实现。目前制氮方法有三种，即深冷法、变压吸附(PSA)法和薄膜法。其中，深冷空分法是将空气液化，然后对液化空气进行精馏制氮，适用于大规模生产；薄膜空分法对压缩空气的清洁要求很高，膜的过滤芯容易老化和腐蚀而失效，往往难以修复，更换新膜价格昂贵；相比较而言，变压吸附空分法工艺流程简单、自动化程度高、启动快、体积小、产气快、能耗小、运行成本低、投资低、操作维护简单，在小于3000～5000Nm3/h 制氮能力以内，PSA制氮法具有明显优势。
PSA制氮法以压力为循环变量，对气体混合物进行分离，目前在PSA制氮技术中常使用均压技术进行解吸，现有的均压技术通常采用上均压、下均压的方式，但易使得吸附塔内的气体分布纯度不等，这种情况下进行气体转移，不仅降低了分子筛的使用效率，而且容易造成吸附塔切换后较大的纯度波动，导致系统整体的高能耗、低效率。
实用新型内容
为克服上述缺点，本实用新型的目的在于提供能够提高制氮效率的同时降低能耗的一种PSA制氮系统。
为了达到以上目的，本实用新型采用的技术方案是：一种PSA制氮系统，包括两个并联设置的吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A和吸附塔B分别通过进气支管A和进气支管B与进气总管连接，所述进气总管一端设置有空气入口，所述进气支管A和进气支管B上分别设置有A塔进气阀和B塔进气阀，所述吸附塔A和吸附塔B分别通过出气支管A和出气支管B与出气总管连接，所述出气总管一端与氮气缓冲罐连接，所述出气支管A和出气支管B上分别设置有A 塔出气阀和B塔出气阀，所述吸附塔A和吸附塔B均与上均压阀连接并分别与A 塔中下均压阀和B塔中下均压阀连接，所述吸附塔A和吸附塔B分别与A塔放空阀和B塔放空阀连接，所述氮气缓冲罐出气口与出气分类管连接，所述出气分类管远离氮气缓冲罐一端分别与不合格排气管、合格排气管连接，所述不合格排气管和合格排气管上分别设置有不合格放空阀、合格排气阀。
本实用新型提供的一种PSA制氮系统，其有益效果是：将吸附塔A和吸附塔B与上均压阀连接，并在与吸附塔A连接的支管上设置A塔中下均压阀，在与吸附塔B连接的支管上设置B塔中下均压阀，保证均压过程气体转移时的浓度梯度，有效地提高分子筛的实际利用效率，并以合理的气体转移方式，使得吸附塔切换后气体的纯度波动大大减小，通过对排出的气体进行分类，能够以合理的方式对气体进行排放、收集，避免因未分类而对排放气体直接处理导致的能源耗费，和在转移气体后再次对气体成分进行检测分类的带来的效率低下，提高系统整体效率、减小耗能。
进一步地，所述进气总管上设置有过滤装置，所述过滤装置内设置有活性炭过滤层，避免杂质进入吸附塔中。
进一步地，所述A塔放空阀和B塔放空阀均与消音器连接，减小制氮机放空时产生的噪音。
进一步地，所述出气支管A和出气支管B均与冲洗球阀连接，利用冲洗球阀对吸附塔进行冲洗，避免了氮气缓冲罐内产品氮气的消耗，并保证产品纯度，从而提高了生产效率。
进一步地，所述A塔中下均压阀和B塔中下均压阀所在支管上均设置有中下均压球阀，实现气体的流量调节。
进一步地，所述出气分类管上设置有氮气出口流量表，能对排出的氮气量进行监测。
进一步地，所述氮气缓冲罐出气口与氮分仪通过取样支管连接，所述取样支管上设置有氮气取样减压阀，对氮气成分进行检测，并控制检测量。
进一步地，所述出气分类管上设置有氮气减压阀，进行气流压力调节。
附图说明
图1为本实用新型的工艺流程图。
图中：
1-吸附塔A；2-吸附塔B；3-A塔进气阀；4-B塔进气阀；5-氮气缓冲罐； 6-A塔出气阀；7-B塔出气阀；8-上均压阀；9-A塔中下均压阀；10-B塔中下均压阀；11-A塔放空阀；12-B塔放空阀；13-过滤装置；14-消音器；15-冲洗球阀；16-中下均压球阀；17-不合格放空阀；18-氮气出口流量表；19-氮分仪； 20-氮气取样减压阀；21-氮气减压阀；22-合格排气阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1所示，一种PSA制氮系统，包括两个并联设置的吸附塔A1和吸附塔B2，吸附塔A1和吸附塔B2分别通过进气支管A和进气支管B与进气总管连接，进气总管一端设置有空气入口，进气总管上设置有过滤装置13，过滤装置13内设置有活性炭过滤层，进气支管A和进气支管B上分别设置有A塔进气阀3和B塔进气阀4，吸附塔A1和吸附塔B2分别通过出气支管A和出气支管B 与出气总管连接，出气总管一端与氮气缓冲罐5连接，出气支管A和出气支管B 上分别设置有A塔出气阀6和B塔出气阀7，吸附塔A1和吸附塔B2均与上均压阀连接8并分别与A塔中下均压阀9和B塔中下均压阀10连接，A塔中下均压阀9和B塔中下均压阀10所在支管上均设置有中下均压球阀16，吸附塔A1和吸附塔B2分别与A塔放空阀11和B塔放空阀12连接，A塔放空阀11和B塔放空阀12均与消音器14连接，出气支管A和出气支管B均与冲洗球阀15连接，当气体从吸附塔A1中流出达到出气支管A时，一部分将进入冲洗球阀15，并流向吸附塔B2内对其进行冲洗，当气体从吸附塔B2中流出达到出气支管B时，一部分将进入冲洗球阀15，并流向吸附塔A1内对其进行冲洗；
氮气缓冲罐5出气口与出气分类管连接，出气分类管上设置有氮气出口流量表18，出气分类管上设置有氮气减压阀21，出气分类管远离氮气缓冲罐5一端分别与不合格排气管、合格排气管连接，不合格排气管和合格排气管上分别设置有不合格放空阀17、合格排气阀22，氮气缓冲罐5出气口与氮分仪19通过取样支管连接，取样支管上设置有氮气取样减压阀20；
以上各阀门均用电磁阀组进行电性连接。
具体工作过程：空气从空气入口中进入，并经过滤装置13进行初次过滤后，打开A塔进气阀3、A塔出气阀6及B塔放空阀12，使气体从进气总管经过进气支管A后进入吸附塔A1内，通过经吸附塔A1中的碳分子筛完成氧氮的分离，而后气体从出气支管A经过出气总管后进入氮气缓冲罐5，吸附塔A1制氮的同时，吸附塔B2中吸附的氧分子经B塔放空阀12和消音器14排空，完成吸附塔 B2解吸脱氧；
当吸附塔A1工作一段时间，吸附塔A1中的碳分子筛对氧的吸附接近饱和时，关闭A塔进气阀3、A塔出气阀6及B塔放空阀12，并开启上均压阀8，开启2S后将A塔中下均压阀9打开，进行吸附塔B2的均压，均压后关闭上均压阀8、A塔中下均压阀9；
均压后即进行吸附塔B2吸附，打开B塔进气阀4、B塔出气阀7及A塔放空阀11，使气体从进气总管经过进气支管B后进入吸附塔B2内，通过经吸附塔 B2中的碳分子筛完成氧氮的分离，而后气体从出气支管B经过出气总管后进入氮气缓冲罐5，吸附塔B2制氮的同时，吸附塔A1中吸附的氧分子经A塔放空阀 11和消音器14排空，完成吸附塔A1解吸脱氧；
当吸附塔B2工作一段时间，吸附塔B2中的碳分子筛对氧的吸附接近饱和时，关闭B塔进气阀4、B塔出气阀7及A塔放空阀11，并开启上均压阀8，开启2S后将B塔中下均压阀10打开，进行吸附塔A1的均压，均压后关闭上均压阀8、B塔中下均压阀10；
吸附塔A1、吸附塔B2两塔交替吸附、解吸，从而将空气中的大部分氮和少部分氧分离，并将富氧排空，氮气输送到氮气储罐中，并保证均压过程气体转移时的浓度梯度，有效地提高分子筛的实际利用效率，以合理的气体转移方式，使得吸附塔切换后气体的纯度波动大大减小，提高系统整体效率、减小耗能。
以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种PSA制氮系统，包括两个并联设置的吸附塔A(1)和吸附塔B(2)，其特征在于：所述吸附塔A(1)和吸附塔B(2)分别通过进气支管A和进气支管B与进气总管连接，所述进气总管一端设置有空气入口，所述进气支管A和进气支管B上分别设置有A塔进气阀(3)和B塔进气阀(4)，所述吸附塔A(1)和吸附塔B(2)分别通过出气支管A和出气支管B与出气总管连接，所述出气总管一端与氮气缓冲罐(5)连接，所述出气支管A和出气支管B上分别设置有A塔出气阀(6)和B塔出气阀(7)，所述吸附塔A(1)和吸附塔B(2)均与上均压阀(8)连接并分别与A塔中下均压阀(9)和B塔中下均压阀(10)连接，所述吸附塔A(1)和吸附塔B(2)分别与A塔放空阀(11)和B塔放空阀(12)连接，所述氮气缓冲罐(5)出气口与出气分类管连接，所述出气分类管远离氮气缓冲罐(5)一端分别与不合格排气管、合格排气管连接，所述不合格排气管和合格排气管上分别设置有不合格放空阀(17)、合格排气阀(22)。
2.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述进气总管上设置有过滤装置(13)，所述过滤装置(13)内设置有活性炭过滤层。
3.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述A塔放空阀(11)和B塔放空阀(12)均与消音器(14)连接。
4.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述出气支管A和出气支管B均与冲洗球阀(15)连接。
5.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述A塔中下均压阀(9)和B塔中下均压阀(10)所在支管上均设置有中下均压球阀(16)。
6.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述出气分类管上设置有氮气出口流量表(18)。
7.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述氮气缓冲罐(5)出气口与氮分仪(19)通过取样支管连接，所述取样支管上设置有氮气取样减压阀(20)。
8.根据权利要求1所述的一种PSA制氮系统，其特征在于：所述出气分类管上设置有氮气减压阀(21)。
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