CN220238198U - 快速切换的制氮系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了快速切换的制氮系统，涉及氮气生产技术领域，包括两套并联设置的制氮单元，每套制氮单元包括过滤器一、冷干机、过滤器二和空气缓冲罐，空气缓冲罐通过进气管线与吸附塔A和吸附塔B连接，吸附塔A和吸附塔B分别连接有排空管线一，吸附塔A和吸附塔B的出气口通过吹扫管线连接；吸附塔A和吸附塔B的出气口分别通过支出气管线与总出气管线连接，总出气管线与氮气缓冲罐连接；氮气缓冲罐连接有支合格气管线，氮气缓冲罐的逸气口通过充气管线与空气缓冲罐的灌气口连接，充气管线连接有排空管线二；两个制氮单元的支合格气管线与总合格气管线连接。本实用新型通过两套并联制氮单元实现一用一备的生产方式，保证氮气生产的连续性。

Description

快速切换的制氮系统

技术领域

本实用新型涉及氮气生产技术领域，具体涉及快速切换的制氮系统。

背景技术

变压吸附制氮气即利用氮气含量为78%的压缩空气为原料，经变压吸附工艺制取高纯度的氮气。如中国实用新型专利CN204848274U公开了一种两段法制取高纯度氮气的系统，包括低纯度制氮系统和高纯度制氮系统；低纯度制氮系统包括吸附塔A01、吸附塔A02和低纯度氮气缓冲罐PV01；原料空气通过阀KV1进入吸附塔A01，吸附塔A01通过阀KV6与低纯度氮气缓冲罐PV01连通；吸附塔A02通过阀KV7与低纯度氮气缓冲罐PV01连通；吸附塔A01通过两并联的阀KV5和阀KV8与吸附塔A02连通；高纯度制氮系统包括吸附塔B01、吸附塔B02和高纯度氮气缓冲罐PV02；低纯度氮气缓冲罐PV01通过KV11与吸附塔B01连通，低纯度氮气缓冲罐PV01通过KV12与吸附塔B02连通；吸附塔B01通过阀KV17和阀KV19串联与高纯度氮气缓冲罐PV02连通；吸附塔B02通过阀KV18和阀KV19串联与高纯度氮气缓冲罐PV02连通。该专利的制氮气系统空气消耗量小、吸附剂用量少，且所需清洗气少。但是该专利无备用制氮气设备，当制氮气系统出现故障时，只能停机检修，无法保证氮气生产的连续性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供快速切换的制氮系统，通过两套并联的制氮单元实现了一用一备的生产方式，当一套制氮单元发生故障停机时，可启用备用制氮单元进行氮气的生产，保证氮气生产的连续性。

本实用新型的技术方案为：

快速切换的制氮系统，包括两套并联设置的制氮单元，每套制氮单元包括依次连接的过滤器一、冷干机、过滤器二和空气缓冲罐，过滤器一的进气口连接有压缩空气管线，压缩空气管线上设置有阀门；空气缓冲罐的出气口通过进气管线分别与吸附塔A和吸附塔B的进气口连接，进气管线上设置有阀门，吸附塔A和吸附塔B的进气口分别连接有排空管线一，排空管线一上设置有阀门，吸附塔A和吸附塔B的出气口通过吹扫管线连接且吹扫管线上设置有阀门；吸附塔A和吸附塔B的出气口分别通过支出气管线与总出气管线连接，总出气管线与氮气缓冲罐的进气口连接，支出气管线和总出气管线上分别设置有阀门；氮气缓冲罐的出气口连接有支合格气管线，支合格气管线上设置有阀门，氮气缓冲罐的逸气口通过充气管线与空气缓冲罐的灌气口连接且氮气缓冲罐的逸气口及空气缓冲罐的灌气口处分别设置有阀门，充气管线连接有排空管线二，排空管线二上设置有阀门；两个制氮单元的支合格气管线与总合格气管线连接。

优选的，所述支合格气管线上设置有氧含量检测仪且氮气缓冲罐的出气口还连接有排空管线三，排空管线三上设置有阀门。

优选的，所述排空管线一和排空管线三上设置有消音器。

优选的，所述空气缓冲罐、吸附塔A、吸附塔B和氮气缓冲罐上分别设置有压力传感器。

优选的，所述过滤器一采用高效过滤器，过滤器二采用高效除油过滤器。

优选的，所述过滤器二与空气缓冲罐之间还连接有活性炭过滤器。

优选的，所述支合格气管线上还连接有除尘过滤器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下有益效果：

本实用新型的制氮系统通过两套并联的制氮单元实现了一用一备的生产方式，当一套制氮单元发生故障停机时，可启用备用制氮单元进行氮气的生产，保证氮气生产的连续性。同时本实用新型的制氮系统通过氮气缓冲罐和空气缓冲罐之间的充气管线，提高了备用制氮单元中空气缓冲罐内的压缩空气中的氮气含量，从而加快了备用制氮单元生产出达标氮气的速率，为用氮气装置的安全稳定运行提供了有力保障。

附图说明

图1是本实用新型的制氮系统的结构示意图。

图2是本实用新型的制氮单元的结构示意图。

图中，101、过滤器一；102、冷干机；103、过滤器二；104、空气缓冲罐；105、压缩空气管线；106、进气管线；107、吸附塔A；108、吸附塔B；109、排空管线一；110、吹扫管线；111、支出气管线；112、总出气管线；113、氮气缓冲罐；114、支合格气管线；115、充气管线；116、排空管线二；117、氧含量检测仪；118、排空管线三；119、消音器；120、压力传感器；121、活性炭过滤器；122、除尘过滤器；123、阀门；2、总合格气管线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种快速切换的制氮系统，包括两套并联设置的制氮单元，如图2所示，每套制氮单元包括依次连接的过滤器一101、冷干机102、过滤器二103、活性炭过滤器121和空气缓冲罐104，过滤器一101采用高效过滤器，过滤器二103采用高效除油过滤器，过滤器一101的进气口连接有压缩空气管线105，压缩空气管线105上设置有阀门123；空气缓冲罐104的出气口通过进气管线106分别与吸附塔A107和吸附塔B108的进气口连接，进气管线106上设置有阀门123，吸附塔A107和吸附塔B108的进气口分别连接有排空管线一109，排空管线一109上设置有阀门123，吸附塔A107和吸附塔B108的出气口通过吹扫管线110连接且吹扫管线110上设置有阀门123；吸附塔A107和吸附塔B108的出气口分别通过支出气管线111与总出气管线112连接，总出气管线112与氮气缓冲罐113的进气口连接，支出气管线111和总出气管线112上分别设置有阀门123；氮气缓冲罐113的出气口连接有支合格气管线114，支合格气管线114上设置有阀门123，支合格气管线114上还连接有除尘过滤器122；氮气缓冲罐113的逸气口通过充气管线115与空气缓冲罐104的灌气口连接且氮气缓冲罐113的逸气口及空气缓冲罐104的灌气口处分别设置有阀门123，充气管线115连接有排空管线二116，排空管线二116上设置有阀门123；两个制氮单元的支合格气管线114与总合格气管线2连接，总合格气管线2与氮气罐连接。

工作原理：

在制氮过程中，两套制氮单元一用一备，不同时使用，下面以图1中位于上方的制氮单元正在使用而下方的制氮单元作为备用为例进行说明：

压缩空气经压缩空气管线105先后进入过滤器一101、冷干机102、过滤器二103和活性炭过滤器121，先后过滤除去固体颗粒等杂质、冷却干燥、除油和进一步过滤去除压缩空气中的杂质后，进入空气缓冲罐104中缓存。制氮过程中，吸附塔A107和吸附塔B108也是一用一备，本实施例以吸附塔A107正在使用、吸附塔B108作为备用为例进行说明。打开吸附塔A107连接的进气管线106上的阀门123，关闭吸附塔B108连接的进气管线106上的阀门123，空气缓冲罐104中的压缩空气通过进气管线106进入吸附塔A107中，经变压吸附后分离出的氮气经支出气管线111和总出气管线112进入氮气缓冲罐113中缓存。氮气缓冲罐113中的氮气再进入支合格气管线114，经除尘过滤器122进一步除尘后汇入到总合格气管线2中最终存储至氮气罐中。

当吸附塔A107使用一段时间后，需要进行吹扫再生，此时需要切换至吸附塔B108对压缩空气进行变压吸附处理。切换吸附塔B108前，打开吹扫管线110上的阀门123和吸附塔B108连接的排空管线一109上的阀门123，使吸附塔A107分离出的一部分氮气通过吹扫管线110进入吸附塔B108顶部，进行反向吹扫，吹扫出的气体则进入吸附塔B108进气口连接的排空管线一109中，最终排空。吹扫一段时间后，吸附塔B108即完成再生过程，此时即可关闭吸附塔A107连接的进气管线106上的阀门123、吹扫管线110上的阀门123、吸附塔B108连接的排空管线一109上的阀门123，吸附塔A107连接的支出气管线111上的阀门123，并打开吸附塔B108连接的进气管线106上的阀门123、支出气管线111上的阀门123，实现吸附塔A107向吸附塔B108的切换。

在氮气正常生产过程中，若一套制氮单元在运行过程中出现设备故障停机，需启动备用制氮单元满足氮气生产需求。但启动备用制氮单元需经过30-50min后氮气才可达到合格的氮气标准，耗时较长，而本实施例的制氮系统可解决这一问题。一套制氮单元正常使用时，备用制氮单元的支合格气管线114上的阀门123、氮气缓冲罐113的逸气口及空气缓冲罐104的灌气口处的阀门123均呈打开状态，而总出气管线112上的阀门123、排空管线二116上的阀门123则关闭，因此正在使用中的制氮单元生产的氮气合格气会有一部分由总合格气管线2进入备用制氮单元的支合格气管线114中，最终由氮气缓冲罐113经充气管线115进入到空气缓冲罐104中，使空气缓冲罐104中充入氮气合格气。当制氮系统切换至备用制氮单元时，关闭氮气缓冲罐113的逸气口及空气缓冲罐104的灌气口处的阀门123，打开总出气管线112上的阀门123及排空管线二116上的阀门123，将充气管线115中的氮气排空。此时经多级过滤及冷却干燥的压缩空气进入空气缓冲罐104中后，会与充入空气缓冲罐104中的氮气合格气混合，从而提高了压缩空气中氮气的含量，经过10-15min后生产的氮气即可达到合格的生产用气标准，缩短了备用制氮单元的启动时间，为用氮气装置的安全稳定运行提供了有力保障。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2所示，支合格气管线114上设置有氧含量检测仪117且氮气缓冲罐113的出气口还连接有排空管线三118，排空管线三118上设置有阀门123。通过氧含量检测仪117实时监测支合格气管线114内氮气的氧含量，当检测到氧含量超出预设标准时，控制器即关闭支合格气管线114上的阀门123并打开排空管线三118上的阀门123，将不合格的氮气排空，从而保证生产的氮气供用氮气装置使用时是达到用气标准的，保障用氮气装置的平稳运行。

实施例3

在实施例1的基础上，如图2所示，空气缓冲罐104、吸附塔A107、吸附塔B108和氮气缓冲罐113上分别设置有压力传感器120，实时监测空气缓冲罐104、吸附塔A107、吸附塔B108和氮气缓冲罐113的压力，当检测到压力过小时，说明管线或设备发生了堵塞，此时控制器发出警报，工作人员对制氮单元进行检修即可。

实施例4

在实施例1的基础上，如图2所示，排空管线一109和排空管线三118上设置有消音器119，能够减小气体排空时的噪音。

Claims (7)

1.快速切换的制氮系统，其特征在于，包括两套并联设置的制氮单元，每套制氮单元包括依次连接的过滤器一（101）、冷干机（102）、过滤器二（103）和空气缓冲罐（104），过滤器一（101）的进气口连接有压缩空气管线（105），压缩空气管线（105）上设置有阀门（123）；空气缓冲罐（104）的出气口通过进气管线（106）分别与吸附塔A（107）和吸附塔B（108）的进气口连接，进气管线（106）上设置有阀门（123），吸附塔A（107）和吸附塔B（108）的进气口分别连接有排空管线一（109），排空管线一（109）上设置有阀门（123），吸附塔A（107）和吸附塔B（108）的出气口通过吹扫管线（110）连接且吹扫管线（110）上设置有阀门（123）；吸附塔A（107）和吸附塔B（108）的出气口分别通过支出气管线（111）与总出气管线（112）连接，总出气管线（112）与氮气缓冲罐（113）的进气口连接，支出气管线（111）和总出气管线（112）上分别设置有阀门（123）；氮气缓冲罐（113）的出气口连接有支合格气管线（114），支合格气管线（114）上设置有阀门（123），氮气缓冲罐（113）的逸气口通过充气管线（115）与空气缓冲罐（104）的灌气口连接且氮气缓冲罐（113）的逸气口及空气缓冲罐（104）的灌气口处分别设置有阀门（123），充气管线（115）连接有排空管线二（116），排空管线二（116）上设置有阀门（123）；两个制氮单元的支合格气管线（114）与总合格气管线（2）连接。

2.如权利要求1所述的快速切换的制氮系统，其特征在于，所述支合格气管线（114）上设置有氧含量检测仪（117）且氮气缓冲罐（113）的出气口还连接有排空管线三（118），排空管线三（118）上设置有阀门（123）。

3.如权利要求2所述的快速切换的制氮系统，其特征在于，所述排空管线一（109）和排空管线三（118）上设置有消音器（119）。

4.如权利要求1所述的快速切换的制氮系统，其特征在于，所述空气缓冲罐（104）、吸附塔A（107）、吸附塔B（108）和氮气缓冲罐（113）上分别设置有压力传感器（120）。

5.如权利要求1所述的快速切换的制氮系统，其特征在于，所述过滤器一（101）采用高效过滤器，过滤器二（103）采用高效除油过滤器。

6.如权利要求1所述的快速切换的制氮系统，其特征在于，所述过滤器二（103）与空气缓冲罐（104）之间还连接有活性炭过滤器（121）。

7.如权利要求1所述的快速切换的制氮系统，其特征在于，所述支合格气管线（114）上还连接有除尘过滤器（122）。