CN216498426U - 一种制氮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制氮机，包括吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C和氮气缓冲罐，所述吸附塔A、所述吸附塔B和所述吸附塔C的底部共同设置有进气管道和底部排气管道，所述吸附塔A、所述吸附塔B和所述吸附塔C的顶部设置有出气管道、上均压管道和再生气管道，所述输送管的始端安装有第一氮气分析仪，所述出口主管道上安装有第二氮气分析仪和流量计，所述氮气储气罐的上部设置有压力变送器。本实用新型采用三塔结构，在不同使用量下自动选择吸附塔的投入数量，可以有效的进行节能输出，并采用多点多条件方式控制，可以保证稳定并高效生产，且无需增加较大的成本投入，从而避免产能过剩导致的浪费。

Description

一种制氮机

技术领域

本实用新型涉及制氮机技术领域，具体为一种制氮机。

背景技术

随着工业的迅速发展，氮气在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，氮气的化学性质不活泼，在寻常的状态下表现为很大的惰性，不易与其他物质发生化学反应。因此氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中广泛的用来作为保护气和密封气。变压吸附制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气发生设备，是以空气为原料，以优质碳分子筛为吸附剂，运用变压吸附原理，利用充满微孔的分子筛，对空气进行选择性吸附，以达到氧氮分离的目的。

在变压吸附领域中两塔制氮机的工作方式主要为一塔吸附另一塔再生循环工作，两塔制氮机在工作时有一个缺点就是在不同的氮气输出下消耗的压缩空气量是不同的，因每分钟需进行再生排空，其排空的气量与容器大小有关，所以在固定容积下氮气输出越少时产出氮气所消耗的压缩空气比值就越大，就会产生不必要的浪费。因为越大容积所承载的压缩空气量越大，氮气使用较少时氮气输出被限制，吸附塔内的氮气没有完全通过管道输出，部分氮气只在吸附塔内停留，待吸附时间到达后多余的氮气和氧气会通过消声器排出，因此大量的氮气和压缩空气被消耗，这是不可避免的现象。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种制氮机，采用三塔结构，在不同使用量下自动选择吸附塔的投入数量，通过优化的控制方式在控制逻辑里面与主空压机和辅空压机启停功能配合在一起，可以有效的进行节能输出，并采用多点多条件方式控制，可以保证稳定并高效生产，且无需增加较大的成本投入，从而避免产能过剩导致的浪费。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种制氮机，包括吸附塔A、吸附塔B、吸附塔C和氮气缓冲罐，所述吸附塔A、所述吸附塔B和所述吸附塔C的底部共同设置有进气管道和底部排气管道，所述进气管道与所述吸附塔A之间设置有A塔进气气动阀，所述进气管道与所述吸附塔B之间设置有B塔进气气动阀，所述进气管道与所述吸附塔C之间设置有C塔进气气动阀，所述底部排气管道与所述吸附塔A之间设置有A塔底部排气气动阀，所述底部排气管道与所述吸附塔B之间设置有B塔底部排气气动阀，所述底部排气管道与所述吸附塔C之间设置有C塔底部排气气动阀，所述吸附塔A、所述吸附塔B和所述吸附塔C的中部设置有中均压管道和中部排气管道，所述中均压管道与所述吸附塔A之间设置有A塔中均压气动阀，所述中均压管道与所述吸附塔B之间设置有B塔中均压气动阀，所述中均压管道与所述吸附塔C之间设置有C塔中均压气动阀，所述中部排气管道与所述吸附塔A之间设置有A塔中部排气气动阀，所述中部排气管道与所述吸附塔B之间设置有B塔中部排气气动阀，所述中部排气管道与所述吸附塔C之间设置有C塔中部排气气动阀，所述吸附塔A、所述吸附塔B和所述吸附塔C的顶部设置有出气管道、上均压管道和再生气管道，所述出气管道与所述吸附塔A之间设置有A塔出气单向阀，所述出气管道与所述吸附塔B之间设置有B塔出气单向阀，所述出气管道与所述吸附塔C之间设置有C塔出气单向阀，所述出气管道的末端安装有第一截止阀，所述上均压管道与所述吸附塔A之间设置有A塔上均压气动阀，所述上均压管道与所述吸附塔B之间设置有B塔上均压气动阀，所述上均压管道与所述吸附塔C之间设置有C塔上均压气动阀，所述再生气管道与所述吸附塔A之间设置有A塔再生气动阀，所述再生气管道与所述吸附塔B之间设置有B塔再生气动阀，所述再生气管道与所述吸附塔C之间设置有C塔再生气动阀，所述再生气管道的始端安装有第二截止阀，所述氮气缓冲罐与所述出气管道通过输送管连接，所述输送管的始端安装有第一氮气分析仪，所述氮气缓冲罐的一侧下部连接有出口主管道，所述出口主管道的前部设置有第三截止阀，所述出口主管道的后部设置有第四截止阀，所述出口主管道上安装有第二氮气分析仪和流量计，所述出口主管道的出口分支成不合格氮气出口和合格氮气出口，所述不合格氮气出口上设置有不合格氮气排出气动阀和第五截止阀，所述合格氮气出口上设置有合格氮气排出气动阀和第六截止阀，所述合格氮气出口的末端与氮气储气罐连接，所述氮气储气罐的上部设置有压力变送器。

进一步的，所述吸附塔A、所述吸附塔B、所述吸附塔C和所述氮气缓冲罐的下方均固定安装有支撑架。

进一步的，所述底部排气管道和中部排气管道的末端连接有氧气排出消声器。

本实用新型的有益效果为：

本设计采用三塔结构，在不同使用量下自动选择吸附塔的投入数量，用量少的时候用单个吸附塔工作，用量大的时候用两个吸附塔同时工作，相比两塔制氮机在氮气输出量仅为总产量的50%时，节能型制氮机从开始的两塔吸附变为一塔吸附，其所需的压缩空气只需总量的50%即可，使进气量和产氮量保持一定的比值，而普通制氮机仍然需要进入大量的压缩空气来保障50%的氮气输出，此装置在特定的工况下可以节约将近一半的耗气量，通过优化的控制方式在控制逻辑里面与主空压机和辅空压机启停功能配合在一起，可以有效的进行节能输出，并采用多点多条件方式控制，可以保证稳定并高效生产，且无需增加较大的成本投入，从而避免产能过剩导致的浪费。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型流程图；

图3是本实用新型后视图；

图4是本实用新型右视图。

图中标号：1、吸附塔A；2、吸附塔B；3、吸附塔C；4、进气管道；401、A塔进气气动阀；403、B塔进气气动阀；405、C塔进气气动阀；5、底部排气管道；502、A塔底部排气气动阀；504、B塔底部排气气动阀；506、C塔底部排气气动阀；6、中均压管道；607、B塔中均压气动阀；608、C塔中均压气动阀；609、A塔中均压气动阀；7、中部排气管道；7010、A塔中部排气气动阀；7011、B塔中部排气气动阀；7012、C塔中部排气气动阀；8、出气管道；801、A塔出气单向阀；802、B塔出气单向阀；803、C塔出气单向阀；9、上均压管道；901、A塔上均压气动阀；902、B塔上均压气动阀；903、C塔上均压气动阀；10、再生气管道；11、第一截止阀；12、A塔再生气动阀；13、B塔再生气动阀；14、C塔再生气动阀；15、第二截止阀；16、氮气缓冲罐；17、输送管；18、第一氮气分析仪；19、出口主管道；20、第三截止阀；21、第四截止阀；22、第二氮气分析仪；23、流量计；24、不合格氮气出口；25、合格氮气出口；26、不合格氮气排出气动阀；27、第五截止阀；28、合格氮气排出气动阀；29、第六截止阀；30、氮气储气罐；31、压力变送器；32、氧气排出消声器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。

实施例一

如图1-4所示的一种制氮机，包括吸附塔A1、吸附塔B2、吸附塔C3和氮气缓冲罐16，吸附塔A1、吸附塔B2和吸附塔C3的底部共同设置有进气管道4和底部排气管道5，进气管道4与吸附塔A1之间设置有A塔进气气动阀401，进气管道4与吸附塔B2之间设置有B塔进气气动阀403，进气管道4与吸附塔C3之间设置有C塔进气气动阀405，底部排气管道5与吸附塔A1之间设置有A塔底部排气气动阀502，底部排气管道5与吸附塔B2之间设置有B塔底部排气气动阀504，底部排气管道5与吸附塔C3之间设置有C塔底部排气气动阀506，吸附塔A1、吸附塔B2和吸附塔C3的中部设置有中均压管道6和中部排气管道7，中均压管道6与吸附塔A1之间设置有A塔中均压气动阀609，中均压管道6与吸附塔B2之间设置有B塔中均压气动阀607，中均压管道6与吸附塔C3之间设置有C塔中均压气动阀608，中部排气管道7与吸附塔A1之间设置有A塔中部排气气动阀7010，中部排气管道7与吸附塔B2之间设置有B塔中部排气气动阀7011，中部排气管道7与吸附塔C3之间设置有C塔中部排气气动阀7012，吸附塔A1、吸附塔B2和吸附塔C3的顶部设置有出气管道8、上均压管道9和再生气管道10，出气管道8与吸附塔A1之间设置有A塔出气单向阀801，出气管道8与吸附塔B2之间设置有B塔出气单向阀802，出气管道8与吸附塔C3之间设置有C塔出气单向阀803，出气管道8的末端安装有第一截止阀11，上均压管道9与吸附塔A1之间设置有A塔上均压气动阀901，上均压管道9与吸附塔B2之间设置有B塔上均压气动阀902，上均压管道9与吸附塔C3之间设置有C塔上均压气动阀903，再生气管道10与吸附塔A1之间设置有A塔再生气动阀12，再生气管道10与吸附塔B2之间设置有B塔再生气动阀13，再生气管道10与吸附塔C3之间设置有C塔再生气动阀14，再生气管道10的始端安装有第二截止阀15，氮气缓冲罐16与出气管道8通过输送管17连接，输送管17的始端安装有第一氮气分析仪18，氮气缓冲罐16的一侧下部连接有出口主管道19，出口主管道19的前部设置有第三截止阀20，出口主管道19的后部设置有第四截止阀21，出口主管道19上安装有第二氮气分析仪22和流量计23，出口主管道19的出口分支成不合格氮气出口24和合格氮气出口25，不合格氮气出口24上设置有不合格氮气排出气动阀26和第五截止阀27，合格氮气出口25上设置有合格氮气排出气动阀28和第六截止阀29，合格氮气出口25的末端与氮气储气罐30连接，氮气储气罐30的上部设置有压力变送器31，底部排气管道5和中部排气管道7的末端连接有氧气排出消声器32；

启动时因纯度，压力和流量均未达到设定值，自动选择两塔工作模式，首先打开A塔进气气动阀401,压缩空气进吸附塔A1，氧气被分子筛吸附，氮气随着A塔出气单向阀801和第一截止阀11的打开被送到氮气缓冲罐16，吸附30秒后随之打开B塔进气气动阀403，吸附塔B2开始进行吸附，氮气随着B塔出气单向阀802和第一截止阀11送到氮气缓冲罐16，此时为吸附塔A1和吸附塔B2双塔进行工作，接着再过30秒后，吸附塔A1吸附时间已经到达60秒，此时A塔中均压气动阀609和A塔上均压气动阀901、C塔上均压气动阀903打开，进行上下同时向吸附塔C3均压，2秒后关闭A塔中均压气动阀609和A塔上均压气动阀901、C塔上均压气动阀903，均压完后A塔底部排气气动阀502和A塔中部排气气动阀7010打开，经过中部和底部排气阀将被吸附的氧气通过氧气排出消声器32排出，此时A塔再生气动阀12已打开，再生气管道10内的氮气开始对吸附塔A1进行吹扫，吸附塔A1再生同时打开C塔进气气动阀405，压缩空气进入吸附塔C3进行吸附工作，氮气随着C塔出气单向阀803和第一截止阀11送到氮气缓冲罐16，此时为吸附塔B2和吸附塔C3双塔进行工作，接着再过30秒后吸附塔B2吸附时间已经到达60秒，此时B塔中均压气动阀607和B塔上均压气动阀902、A塔上均压气动阀901打开，进行上下同时向吸附塔A1均压，2秒后关闭B塔中均压气动阀607和B塔上均压气动阀902、A塔上均压气动阀901，均压完成后吸附塔B2的B塔底部排气气动阀504和B塔中部排气气动阀7011打开，经过中部和底部排气阀将被吸附的氧气通过氧气排出消声器32排出，此时B塔再生气动阀13已打开，管道内的氮气开始对吸附塔B2进行再生吹扫，吸附塔B2再生同时打开A塔进气气动阀401，压缩空气进入吸附塔A1进行工作，此时为吸附塔A1和吸附塔C3双塔进行工作；

当氮气储气罐30里的氮气压力达到要求时且用气量始终保持一个较小的流量，纯度也在范围内,此时第一氮气分析仪18、第二氮气分析仪22、流量计23和压力变送器31四块仪表在PLC里的条件已成立，其中第一氮气分析仪18的型号为AIT001，第二氮气分析仪22的型号为AIT002，流量计23的型号为FIQ001，压力变送器31的型号为PIT001，系统自动转入单塔节能模式，切换前吸附塔A1和吸附塔C3双塔正在吸附运行，30秒后由双塔变为单塔，此时吸附塔C3的60秒吸附时间已到，C塔底部排气气动阀506打开同时打开C塔再生气动阀14，吸附塔C3开始进入再生吹扫模式，此时只剩下吸附塔A1单独吸附运行，当吸附塔A1吸附周期达到60秒后A塔中均压气动阀609和A塔上均压气动阀901、C塔上均压气动阀903打开，进行上下同时均压，2秒后关闭A塔中均压气动阀609和A塔上均压气动阀901、C塔上均压气动阀903，接着A塔底部排气气动阀502和再A塔再生气动阀12打开，吸附塔A1进入再生吹扫状态，之后吸附塔C3的C塔进气气动阀405打开，氮气通过C塔出气单向阀803和第二截止阀15进入氮气缓冲罐16，60秒后吸附塔C3再生，切换到吸附塔B2工作，再过60秒切换到吸附塔B2再生，吸附塔A1工作，此时单塔节能模式已经进入正常运行状态；

切换到一塔运行模式后如用户用量开始突然加大，首先氮气储气罐30的压力会有所减小，随之两罐之间压差开始变大使氮气缓冲罐16出口流量会逐渐变大，流量变大后两处纯度也随之慢慢降低，在一系列的参数变化后，以上四个仪表的参数任意一项达不到要求就会自动切换为二塔工作运行，及时的补充氮气；

在氮气连续输送到氮气储气罐30时，如果第二氮气分析仪22检测到纯度不合格时，合格氮气排出气动阀28关闭，并打开不合格氮气排出气动阀26，不合格氮气被排出，等纯度合格后恢复送气，本设计采用三塔结构，在不同使用量下自动选择吸附塔的投入数量，用量少的时候用单个吸附塔工作，用量大的时候用两个吸附塔同时工作，相比两塔制氮机在氮气输出量仅为总产量的50%时，节能型制氮机从开始的两塔吸附变为一塔吸附，其所需的压缩空气只需总量的50%即可，使进气量和产氮量保持一定的比值，而普通制氮机仍然需要进入大量的压缩空气来保障50%的氮气输出，此装置在特定的工况下可以节约将近一半的耗气量，通过优化的控制方式在控制逻辑里面与主空压机和辅空压机启停功能配合在一起，可以有效的进行节能输出，并采用多点多条件方式控制，可以保证稳定并高效生产，且无需增加较大的成本投入，从而避免产能过剩导致的浪费。

吸附塔A1、吸附塔B2、吸附塔C3和氮气缓冲罐16的下方均固定安装有支撑架，保证设备的稳固性。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种制氮机，包括吸附塔A（1）、吸附塔B（2）、吸附塔C（3）和氮气缓冲罐（16），其特征在于：所述吸附塔A（1）、所述吸附塔B（2）和所述吸附塔C（3）的底部共同设置有进气管道（4）和底部排气管道（5），所述进气管道（4）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔进气气动阀（401），所述进气管道（4）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔进气气动阀（403），所述进气管道（4）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔进气气动阀（405），所述底部排气管道（5）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔底部排气气动阀（502），所述底部排气管道（5）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔底部排气气动阀（504），所述底部排气管道（5）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔底部排气气动阀（506），所述吸附塔A（1）、所述吸附塔B（2）和所述吸附塔C（3）的中部设置有中均压管道（6）和中部排气管道（7），所述中均压管道（6）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔中均压气动阀（609），所述中均压管道（6）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔中均压气动阀（607），所述中均压管道（6）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔中均压气动阀（608），所述中部排气管道（7）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔中部排气气动阀（7010），所述中部排气管道（7）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔中部排气气动阀（7011），所述中部排气管道（7）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔中部排气气动阀（7012），所述吸附塔A（1）、所述吸附塔B（2）和所述吸附塔C（3）的顶部设置有出气管道（8）、上均压管道（9）和再生气管道（10），所述出气管道（8）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔出气单向阀（801），所述出气管道（8）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔出气单向阀（802），所述出气管道（8）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔出气单向阀（803），所述出气管道（8）的末端安装有第一截止阀（11），所述上均压管道（9）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔上均压气动阀（901），所述上均压管道（9）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔上均压气动阀（902），所述上均压管道（9）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔上均压气动阀（903），所述再生气管道（10）与所述吸附塔A（1）之间设置有A塔再生气动阀（12），所述再生气管道（10）与所述吸附塔B（2）之间设置有B塔再生气动阀（13），所述再生气管道（10）与所述吸附塔C（3）之间设置有C塔再生气动阀（14），所述再生气管道（10）的始端安装有第二截止阀（15），所述氮气缓冲罐（16）与所述出气管道（8）通过输送管（17）连接，所述输送管（17）的始端安装有第一氮气分析仪（18），所述氮气缓冲罐（16）的一侧下部连接有出口主管道（19），所述出口主管道（19）的前部设置有第三截止阀（20），所述出口主管道（19）的后部设置有第四截止阀（21），所述出口主管道（19）上安装有第二氮气分析仪（22）和流量计（23），所述出口主管道（19）的出口分支成不合格氮气出口（24）和合格氮气出口（25），所述不合格氮气出口（24）上设置有不合格氮气排出气动阀（26）和第五截止阀（27），所述合格氮气出口（25）上设置有合格氮气排出气动阀（28）和第六截止阀（29），所述合格氮气出口（25）的末端与氮气储气罐（30）连接，所述氮气储气罐（30）的上部设置有压力变送器（31）。

2.根据权利要求1所述的一种制氮机，其特征在于：所述吸附塔A（1）、所述吸附塔B（2）、所述吸附塔C（3）和所述氮气缓冲罐（16）的下方均固定安装有支撑架。

3.根据权利要求1所述的一种制氮机，其特征在于：所述底部排气管道（5）和中部排气管道（7）的末端连接有氧气排出消声器（32）。

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