CN216687502U - 一种psa空分制氮产品氮气输出结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于气体分离技术领域，涉及一种PSA空分制氮产品氮气输出结构，即从吸附塔流向产品缓冲罐的主管路上设有截止阀a、气动切断阀，另设带截止阀b的旁路。主要解决变压吸附(PSA)空气分离制取高纯度氮气的工艺过程中，吸附塔再生切换后纯度的大幅度波动问题。通过本实用新型的实施，可以大大平抑整个变压吸附制取高纯度氮气过程的纯度波动，这样就可以增大从吸附塔提取的产品气体量，而无须以较低的提取量、更高的产品纯度去稀释产品缓冲罐中的杂质含量，从而实现高纯度产品的生产效率，降低能耗。同时还能够兼顾到短期停机过程后再启动的纯度达标的响应速度。具有很高的实用性及推广价值。

Description

一种PSA空分制氮产品氮气输出结构

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空气分离制氮产品氮气输出的结构。

背景技术

变压吸附分离空气装置制取氮气或氧气，是当今最为常用的在常温下获得产品氮气及氧气的装置，而且变压吸附空气分离技术，正在越来越多地用于中小型规模高纯氮气现场发生装置中。

PSA空分制氮装置，其吸附塔的空气入口及再生气排放出口结构(专利附图中吸附塔的下部)已呈现出完全成熟的技术形式，而对于不同纯度的产品气体，其吸附塔之间均压的形式，也已如本公司专利CN2008 2 0064847.6中所呈现的，都已是成熟的结构方式。

但现有技术中对于氮气产品端阀门的控制方式研究不足，不同产品纯度时的布置结构类似，从而造成了在高纯度制氮装置条件下由于吸附塔出口产品端的阀门布置结构不合理而出现的吸附塔倒换过程产品纯度波动大的问题，而对于高纯度制氮装置而言，每一次变压吸附的切换过程所造成的纯度波动，将在每个周期中需要以更高纯度的产品去稀释进入产品缓冲罐中的不纯组分，进而造成了制氮效率的下降，能耗的增加。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型公开一种PSA空分制氮产品氮气输出结构，专门针对变压吸附空气分离制取高纯度氮气的装置。其目的是减小每次吸附塔再生切换过程对产品纯度的影响幅度，从而提高制氮效率并降低能耗。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种方式是，PSA空分制氮产品氮气输出结构，从吸附塔流向产品缓冲罐的主管路上设有截止阀a，主管路上截止阀a的上游设有气动切断阀，另设带截止阀b的旁路A，旁路A两侧分别与气动切断阀的上游、截止阀a的下游相连通。截止阀a及截止阀b用于双路叠加输出额定的产品氮气流量，当检测到产品缓冲罐中产品气体纯度不达标时，通过关闭截止阀a流路前的气动切断阀，使截止阀 a关闭，即主管路关闭，仅通过截止阀b的旁路A向产品缓冲罐输入产品气体，相比之前降低了产品气体在单位时间的生产流量，提高了产品气体的纯度，可以确保通过截止阀b的产品气流量在合适的范围而确保纯度稳定达标。产品出口管线上的气动切断阀用以在短时间内阻断吸附塔再生后刚刚投入使用时通过截止阀a流路的产品氮气，而确保通过截止阀b的产品氮气以最小的纯度波动进入产品缓冲罐。等到吸附塔可以正常稳定地输出产品氮气时，打开气动切断阀，并且保证产品纯度无异常波动。

作为优选方案，另设带止回阀的旁路B，旁路B两侧分别与气动切断阀的上游、截止阀a的下游相连通，止回阀的气路方向为只允许从截止阀a的下游流向气动切断阀的上游。所述止回阀流路仅用于从产品缓冲罐，在特定步骤中经由主管路向吸附塔反向充入产品气。

作为优选方案，主管路上截止阀a的下游，产品缓冲罐之前设有球阀。球阀的设置，起到产品输出与产品缓冲罐之间的通断作用，确保装置在短期停机过程有手段保证产品缓冲罐中的产品气无损失，便于重新启动时产品纯度的迅速达标。

与现有技术类似，吸附塔至少设有两个，各吸附塔均与主管路相连通。各吸附塔与主管路之间均设有产品阀。各吸附塔之间设有均压阀。各吸附塔之间设有反吹阀。

另一种方式是，PSA空分制氮产品氮气输出结构，从吸附塔流向产品缓冲罐的主管路上设有截止阀a，主管路上截止阀a的上游设有气动切断阀，另设带截止止回一体阀的旁路C，旁路C两侧分别与气动切断阀的上游、截止阀a的下游相连通，截止止回一体阀的气路方向为从气动切断阀的上游流向截止阀a的下游为限流状态，从截止阀a的下游流向气动切断阀的上游为全开状态。截止止回一体阀集成了上一种方式中截止阀与止回阀两种阀门的功能。

作为优选方案，主管路上截止阀a的下游，产品缓冲罐之前设有球阀。

与现有技术类似，吸附塔包括吸附塔A、吸附塔B，吸附塔A、吸附塔B均与主管路相连通，吸附塔A与主管路之间设有产品阀A，吸附塔B与主管路之间设有产品阀B，吸附塔A、吸附塔B顶部之间设有均压阀和反吹阀。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型主要解决了变压吸附(PSA)空气分离制取高纯度氮气的工艺过程中，每次吸附塔再生切换后纯度的大幅度波动问题。通过本实用新型的实施，可以大大平抑整个变压吸附制取高纯度氮气过程的纯度波动，这样就可以增大从吸附塔提取的产品气体量，而无须以较低的提取量、更高的产品纯度去稀释产品缓冲罐中的杂质含量，从而实现高纯度产品的生产效率，降低能耗。同时还能够兼顾到短期停机过程后再启动的纯度达标的响应速度。具有很高的实用性及推广价值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1为本实用新型实施例1结构示意图；

图2为本实用新型实施例2结构示意图；

图3为现有技术示意图；

附图标记及对应的零部件名称：1-吸附塔A；2-吸附塔B；3-产品阀A；4- 产品阀B；5-均压阀；6-反吹阀；7-气动切断阀；8-截止阀a；9-止回阀；10-截止阀b；11-球阀；12-产品缓冲罐；13-截止止回一体阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“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保护范围的限制。

实施例1

PSA空分制氮产品氮气输出结构，如图1所示，从吸附塔1、2流向产品缓冲罐12的主管路上设有截止阀a8，相比现有技术(如图3所示)，主管路上截止阀a8的上游设有气动切断阀7，另设带截止阀b10的旁路A，旁路A两侧分别与气动切断阀7的上游、截止阀a8的下游相连通。截止阀a8及截止阀b10用于双路叠加输出额定的产品氮气流量，当检测到产品缓冲罐12中产品气体纯度不达标时，通过关闭截止阀a8流路前的气动切断阀7，使截止阀a8关闭，即主管路关闭，仅通过截止阀b10的旁路A向产品缓冲罐12输入产品气体，相比之前降低了产品气体在单位时间的生产流量，提高了产品气体的纯度，可以确保通过截止阀b10的产品气流量在合适的范围而确保纯度稳定达标。产品出口管线上的气动切断阀7用以在短时间内阻断吸附塔1、2再生后刚刚投入使用时通过截止阀 a8流路的产品氮气，而确保通过截止阀b10的产品氮气以最小的纯度波动进入产品缓冲罐12。等到吸附塔1、2可以正常稳定地输出产品氮气时，打开气动切断阀7，并且保证产品纯度无异常波动。

作为优选方案，另设带止回阀9的旁路B，旁路B两侧分别与气动切断阀7 的上游、截止阀a8的下游相连通，止回阀9的气路方向为只允许从截止阀a8的下游流向气动切断阀7的上游，即在图1所示方向上，止回阀9只能自右侧向左侧流通，不能自左侧向右侧流通。所述止回阀9流路仅用于从产品缓冲罐12，在特定步骤中经由主管路向吸附塔1、2反向充入产品气。在吸附塔1、2再生后刚刚投入使用时，通过止回阀9可以从产品缓冲罐12反向将合格的产品气充入吸附塔1、2的顶部，将吸附塔1、2中的杂质气体予以驱替，从而在吸附塔1、2开始正向产出产品氮气时，保证了纯度的稳定性。

作为优选方案，主管路上截止阀a8的下游，产品缓冲罐12之前设有球阀 11。球阀11的设置，起到产品输出与产品缓冲罐12之间的通断作用，确保装置在短期停机过程有手段保证产品缓冲罐12中的合格产品气无损失，便于重新启动时产品纯度的迅速达标。

与现有技术类似，吸附塔1、2包括吸附塔A1、吸附塔B2、吸附塔A及吸附塔B顶部之间连通的均压阀5和反吹阀6，产品阀A3及产品阀B4的进气端分别与吸附塔A1及吸附塔B2顶部之间分别相连通，产品阀A3及产品阀B4出气端之间相连通，并与主管路连通，随后与气动切断阀7连通，气动切断阀7的出口端与截止阀a8连通。

实施例2

PSA空分制氮产品氮气输出结构，如图2所示，从吸附塔1、2流向产品缓冲罐12的主管路上设有截止阀a8，相比现有技术(如图3所示)，主管路上截止阀a8的上游设有气动切断阀7，另设带截止止回一体阀13的旁路C，旁路C两侧分别与气动切断阀7的上游、截止阀a8的下游相连通，截止止回一体阀13的气路方向为从气动切断阀7的上游流向截止阀a8的下游为限流状态，从截止阀 a8的下游流向气动切断阀7的上游为全开状态，即在图2所示方向上，截止止回一体阀13自左侧向右侧流通为限流状态，自右侧向左侧流通为全开状态。一体化结构的截止止回一体阀13单只阀门，集成了实施例1中截止阀10与止回阀 9两种阀门的功能。

作为优选方案，主管路上截止阀a8的下游，产品缓冲罐12之前设有球阀 11。

与现有技术类似，吸附塔1、2包括吸附塔A1、吸附塔B2、吸附塔A及吸附塔B顶部之间连通的均压阀5和反吹阀6，产品阀A3及产品阀B4的进气端分别与吸附塔A1及吸附塔B2顶部之间分别相连通，产品阀A3及产品阀B4出气端之间相连通，并与主管路连通，随后与气动切断阀7连通，气动切断阀7的出口端与截止阀a8连通。

以上实施例中所述截止阀及球阀等阀门，都可以替换为作用相同的其他形式的阀门，而本专利技术的保护不应受到影响。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (10)

1.一种PSA空分制氮产品氮气输出结构，从吸附塔(1、2)流向产品缓冲罐(12)的主管路上设有截止阀a(8)，其特征在于：主管路上截止阀a(8)的上游设有气动切断阀(7)，另设带截止阀b(10)的旁路A，旁路A两侧分别与气动切断阀(7)的上游、截止阀a(8)的下游相连通。

2.根据权利要求1所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：另设带止回阀(9)的旁路B，旁路B两侧分别与气动切断阀(7)的上游、截止阀a(8)的下游相连通，止回阀(9)的气路方向为只允许从截止阀a(8)的下游流向气动切断阀(7)的上游。

3.根据权利要求1或2所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：主管路上截止阀a(8)的下游，产品缓冲罐(12)之前设有球阀(11)。

4.根据权利要求1所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：吸附塔(1、2)至少设有两个，各吸附塔(1、2)均与主管路相连通。

5.根据权利要求4所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：各吸附塔(1、2)与主管路之间均设有产品阀(3、4)。

6.根据权利要求4所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：各吸附塔(1、2)之间设有均压阀(5)。

7.根据权利要求4所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：各吸附塔(1、2)之间设有反吹阀(6)。

8.一种PSA空分制氮产品氮气输出结构，从吸附塔(1、2)流向产品缓冲罐(12)的主管路上设有截止阀a(8)，其特征在于：主管路上截止阀a(8)的上游设有气动切断阀(7)，另设带截止止回一体阀(13)的旁路C，旁路C两侧分别与气动切断阀(7)的上游、截止阀a(8)的下游相连通，截止止回一体阀(13)的气路方向为从气动切断阀(7)的上游流向截止阀a(8)的下游为限流状态，从截止阀a(8)的下游流向气动切断阀(7)的上游为全开状态。

9.根据权利要求8所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：主管路上截止阀a(8)的下游，产品缓冲罐(12)之前设有球阀(11)。

10.根据权利要求8或9所述的PSA空分制氮产品氮气输出结构，其特征在于：吸附塔(1、2)包括吸附塔A(1)、吸附塔B(2)，吸附塔A(1)、吸附塔B(2)均与主管路相连通，吸附塔A(1)与主管路之间设有产品阀A(3)，吸附塔B (2)与主管路之间设有产品阀B(4)，吸附塔A(1)、吸附塔B(2)顶部之间设有均压阀(5)和反吹阀(6)。

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