CN220609753U - 变压吸附式制氮设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种变压吸附式制氮设备。变压吸附式制氮设备包括压机、至少两个吸附塔体、氮气缓冲罐、分子筛、管路系统和控制系统：其中，分子筛位于吸附塔体中且将吸附塔体分隔成原料腔和过滤腔；管路系统包括进气管路、出气管路和换气管路，控制系统包括进气阀、出气阀、均压阀和中控器；空压机与吸附塔体连通；吸附塔体与氮气缓冲罐连通；两个吸附塔体之间连通；中控器分别与进气阀、出气阀、均压阀信号连接。本申请实施例通过设置至少两个吸附塔体，一个吸附塔体维修、保养、换料时，另一个吸附塔体可以持续工作，避免设备停机造成经济损失；通过氮气缓冲罐，出气管路中氮气逆流吹扫，杂质分子脱离分子筛，提高了产物氮气的浓度和质量。
Description
技术领域
本申请涉及制氮技术领域，具体而言，本申请涉及一种变压吸附式制氮设备。
背景技术
制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备，其广泛应用于石油天然气行业的开采、化工行业的深加工、冶金行业的热处理、煤矿行业的防火灭火、制药行业的药品生产包装等。
工业上应用的制氮机，可以分为三种，即深冷空分法、变压吸附法(PressureSwing Adsorption，PSA)和膜空分法；其中变压吸附法又叫分子筛空分法，原理是利用碳分子筛对氧气吸附速度快、而对氮气的吸附速度慢的差异，来分离氧气与氮气；由于分子筛空分法通常只能生产氮气，其内部的分子筛经常需要进行更换，如果是单套设备，一旦进行分子筛更换作业，则无法进行氮气生产，其难以持续性生产氮气；另外现有的分子筛类制氮机通常不具有循环吸附分离的功能，其都是一次生产氮气，这样的制氮机难以有效的保证氮气的浓度、质量；而且现有的制氮机对于空气来源的过滤处理仍有不足。
综上所述，现有技术中制氮设备存在难以持续生产、产物氮气的浓度和质量不够高的技术问题。
实用新型内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种变压吸附式制氮设备，用以解决现有技术制氮设备存在难以持续生产、产物氮气的浓度和质量不够高的技术问题。
本申请实施例提供了一种变压吸附式制氮设备，包括空压机、至少两个吸附塔体、氮气缓冲罐、分子筛、管路系统和控制系统：
其中，所述分子筛位于所述吸附塔体中且将所述吸附塔体分隔成原料腔和过滤腔，所述原料腔的端部具有进气口，所述过滤腔的端部具有出气口，所述吸附塔体的侧壁具有换气口；
所述管路系统包括进气管路、出气管路和换气管路，所述控制系统包括进气阀、出气阀、均压阀和中控器；
所述空压机通过所述进气管路与所述吸附塔体的进气口连通，所述进气阀连接于所述进气管路；
所述吸附塔体的出气口与所述氮气缓冲罐通过所述出气管路连通，所述出气阀连接于所述出气管路；
两个所述吸附塔体的换气口之间通过所述换气管路连通，所述均压阀连接于所述换气管路；
所述中控器分别与所述进气阀、所述出气阀、所述均压阀信号连接。
在本申请的一些实施例中，所述中控器包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别与所述进气阀、所述出气阀、所述均压阀信号连接。
在本申请的一些实施例中，还包括冷冻式压缩空气干燥机或者吸附式干燥器，所述冷冻式压缩空气干燥机或者所述吸附式干燥器通过所述进气管路与所述吸附塔体的进气口连通。
在本申请的一些实施例中，还包括活性炭除油器，所述活性炭除油器通过所述进气管路与所述吸附塔体的进气口连通。
在本申请的一些实施例中，还包括排气管路和排气阀，所述吸附塔体的进气口与所述吸附塔体的外侧通过所述排气管路连通，所述排气阀连接于所述排气管路。
在本申请的一些实施例中，还包括消声器，所述消声器连接于所述排气管路。
在本申请的一些实施例中，还包括粉尘精滤器，所述粉尘精滤器通过所述出气管路与所述吸附塔体的出气口连通。
在本申请的一些实施例中，还包括排污管道和排污阀，所述氮气缓冲罐的端部具有排污口，所述排污口通过所述排污管道与所述氮气缓冲罐的外侧连通，所述排污阀连接于所述排污管道。
在本申请的一些实施例中，还包括压紧装置，所述压紧装置固定于所述过滤腔的端部且伸入所述吸附塔体中与所述分子筛连接。
在本申请的一些实施例中，还包括氮分析仪，所述氮分析仪连接于所述出气管道。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：本申请实施例通过设置至少两个吸附塔体，其中一个吸附塔体维修、保养、换料时，另一个吸附塔体可以持续工作，避免设备停机造成经济损失；同时，通过设置氮气缓冲罐，在分子筛所吸附的杂质分子接近饱和时，吸附塔体内减压，出气管路中氮气逆流吹扫，促进杂质分子脱离分子筛由排气管路排出，延长了分子筛的使用寿命，提高了分子筛的质量和吸附效率，从而提高了产物氮气的浓度和质量。整机设备操作简单、安装方便、自动化程度高、可实现无人运行。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例中一种变压吸附式制氮设备的结构示意图。
附图标记：
1-吸附塔体；11-第一吸附塔；12第二吸附塔；
2-管路系统；21-进气管路；22-出气管路；23-换气管路；
3-控制系统。
具体实施方式
下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”“一个”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。应该理解，当我们称一个元件被“连接”到另一元件时，该一个元件可以直接连接到另一元件，也可以指该一个元件和另一元件通过中间元件建立连接关系。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式做进一步详细描述。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。
本申请实施例提供了一种变压吸附式制氮设备，如图1所示，图1为本申请实施例中一种变压吸附式制氮设备的结构示意图。
变压吸附式制氮设备，包括空压机、至少两个吸附塔体1、氮气缓冲罐、分子筛、管路系统2和控制系统3：
其中，所述分子筛位于所述吸附塔体1中且将所述吸附塔体1分隔成原料腔和过滤腔，所述原料腔的端部具有进气口，所述过滤腔的端部具有出气口，所述吸附塔体1的侧壁具有换气口；
所述管路系统2包括进气管路21、出气管路22和换气管路23，所述控制系统3包括进气阀、出气阀、均压阀和中控器；
所述空压机通过所述进气管路21与所述吸附塔体1的进气口连通，所述进气阀连接于所述进气管路21；
所述吸附塔体1的出气口与所述氮气缓冲罐通过所述出气管路22连通，所述出气阀连接于所述出气管路22；
两个所述吸附塔体1的换气口之间通过所述换气管路23连通，所述均压阀连接于所述换气管路23；
所述中控器分别与所述进气阀、所述出气阀、所述均压阀信号连接。
在本实施例中，至少设置第一吸附塔11和第二吸附塔12，采用碳分子筛为吸附剂，利用PS第一吸附塔11变压吸附原理，直接从压缩空气中获取氮气。本实施例中的氮气设备，氮气流量可达到5～5000Nm3/h，氮气纯度97～99.999％，配合氮气纯化设备，纯度可进一步提高至99.9999％。
在一定的压力下，利用空气中氧、氮在碳分子筛表面的吸附量的差异，即碳分子筛对氧的扩散吸附远大于氮，通过可编程序控制进气阀的启闭，达到第一吸附塔11、第二吸附塔12交替循环，加压吸附、减压脱附的过程，完成氧氮分离，得到所需纯度的氮气。
由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显的差异，降低压力即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，以便碳分子筛再生，得到重复循环使用。
采用两个吸附塔流程，一塔吸附产氮，一塔解吸再生，循环交替，连续产生高品质氮气。
在本实施例中，本设备还包括压缩空气缓冲罐和氮气缓冲罐，分别为压缩空气储气与成品氮气储气，以保证给氮气设备供气、成品氮气输出气量的稳定。
本申请实施例通过设置至少两个吸附塔体1，其中一个吸附塔体1维修、保养、换料时，另一个吸附塔体1可以持续工作，避免设备停机造成经济损失；同时，通过设置氮气缓冲罐，在分子筛所吸附的杂质分子接近饱和时，吸附塔体1内减压，出气管路22中氮气逆流吹扫，促进杂质分子脱离分子筛由排气管路排出，延长了分子筛的使用寿命，提高了分子筛的质量和吸附效率，从而提高了产物氮气的浓度和质量。整机设备操作简单、安装方便、自动化程度高、可实现无人运行。
在本申请的一些实施例中，所述中控器包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别与所述进气阀、所述出气阀、所述均压阀信号连接。
本设备的工作过程包括吸附、均压、解吸和吹扫等工序。
吸附：装有碳分子筛的吸附塔共有第一吸附塔11、第二吸附塔12。当洁净的压缩空气进入第一吸附塔11底端经碳分子筛向出口端流动时，氧气、二氧化碳和水分子等杂质被吸附,产品氮气由吸附塔出口流出。
均压：经一段时间后，第一吸附塔11内的碳分子筛吸附饱和。这时，第一吸附塔11自动停止吸附，并对第二吸附塔12进行一个短暂的均压过程，从而迅速提高第二吸附塔12压力并达到提高制氮效率的目的。所谓均压，就是将两塔连通，使一只塔(待解吸塔)的气体流向另一只塔(待吸附塔)，最终达到两塔的气体压力基本均衡。
解吸：均压完成后，第一吸附塔11通过底端排气口继续排气，将吸附塔迅速下降至常压，从而脱除已吸附的杂质分子，实现分子筛的解吸再生。
吹扫：为了使分子筛彻底再生，以氮气缓冲罐内的合格氮气对第一吸附塔11进行逆流吹扫。
在本申请的一些实施例中，还包括冷冻式压缩空气干燥机或者吸附式干燥器，所述冷冻式压缩空气干燥机或者所述吸附式干燥器通过所述进气管路21与所述吸附塔体1的进气口连通。
在本实施例中，对进气做除水处理，为保证氮气的露点以满足用户对成品氮气含水量的要求，在系统中配置冷冻式压缩空气干燥机或吸附式干燥器，以除去压缩空气中夹带的水分。
在本申请的一些实施例中，还包括活性炭除油器，所述活性炭除油器通过所述进气管路21与所述吸附塔体1的进气口连通。
在本实施例中，对进气做除油处理，进气经过活性炭抽油器过滤后再进入吸附塔体1。避免进口气体微量油累积会导致氮气设备碳分子筛表面油的粘附，为保证其性能充分发挥，要求进口气体含油量不得大于0.5mg/m3。
在本申请的一些实施例中，还包括排气管路和排气阀，所述吸附塔体1的进气口与所述吸附塔体1的外侧通过所述排气管路连通，所述排气阀连接于所述排气管路。
在本申请的一些实施例中，还包括消声器，所述消声器连接于所述排气管路。
吸附塔体1的出气口设置有消声器，通过阻抗复合式消音原理，有效降低富氧气体瞬间排放产生的噪声。
消声器废气与手动放空废气应接至室外。为避免消声器的堵塞，在消声器上部应有防雨部件，定期检查消声器是否堵塞。
在本申请的一些实施例中，还包括粉尘精滤器，所述粉尘精滤器通过所述出气管路22与所述吸附塔体1的出气口连通。
在本实施例中，对出气做除尘处理。配置了除压缩空气杂质的精密过滤器与内装活性炭颗粒物的活性炭过滤器两道，以保证达到洁净的成品氮气输出，满足用户不同质量等级的要求。
在本申请的一些实施例中，还包括排污管道和排污阀，所述氮气缓冲罐的端部具有排污口，所述排污口通过所述排污管道与所述氮气缓冲罐的外侧连通，所述排污阀连接于所述排污管道。
每天定时检查排污系统(除油器、缓冲储气罐)，每班至少排放多次,若遇天气潮湿或压缩空气含水量较高时,可适当增加排放次数。
在本申请的一些实施例中，还包括压紧装置，所述压紧装置固定于所述过滤腔的端部且伸入所述吸附塔体1中与所述分子筛连接。
为防止因吸附剂间隙重组或正常损耗致使吸附塔体1内产生空空间，而导致吸附剂粉化，吸附塔体1顶部设置有压紧气缸。在压紧力的作用下，气缸活塞与吸附剂位移同步，保证吸附剂始终处于被压紧状态，确保吸附剂的使用寿命。
在本申请的一些实施例中，还包括氮分析仪，所述氮分析仪连接于所述出气管道。
本套制氮设备配备不合格氮气手动放空系统，设备刚开机(一般开机后10～40分钟输出合格氮气)或运行过程中氮气纯度低于报警点下限时手动排放不合格氮气(显示器提示：不合格氮气手动放空！)，报警点可根据用户对氮气纯度的下限要求自行设定(设定氮气纯度下限或氧含量上限即可)。
与现有技术相比可实现，应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：本申请实施例通过设置至少两个吸附塔体1，其中一个吸附塔体1维修、保养、换料时，另一个吸附塔体1可以持续工作，避免设备停机造成经济损失；同时，通过设置氮气缓冲罐，在分子筛所吸附的杂质分子接近饱和时，吸附塔体1内减压，出气管路22中氮气逆流吹扫，促进杂质分子脱离分子筛由排气管路排出，延长了分子筛的使用寿命，提高了分子筛的质量和吸附效率，从而提高了产物氮气的浓度和质量。整机设备操作简单、安装方便、自动化程度高、可实现无人运行。
在本申请的描述中，词语“中心”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本申请的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部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申请的限制。
术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。
Claims (10)
1.一种变压吸附式制氮设备，其特征在于，包括空压机、至少两个吸附塔体、氮气缓冲罐、分子筛、管路系统和控制系统：
其中，所述分子筛位于所述吸附塔体中且将所述吸附塔体分隔成原料腔和过滤腔，所述原料腔的端部具有进气口，所述过滤腔的端部具有出气口，所述吸附塔体的侧壁具有换气口；
所述管路系统包括进气管路、出气管路和换气管路，所述控制系统包括进气阀、出气阀、均压阀和中控器；
所述空压机通过所述进气管路与所述吸附塔体的进气口连通，所述进气阀连接于所述进气管路；
所述吸附塔体的出气口与所述氮气缓冲罐通过所述出气管路连通，所述出气阀连接于所述出气管路；
两个所述吸附塔体的换气口之间通过所述换气管路连通，所述均压阀连接于所述换气管路；
所述中控器分别与所述进气阀、所述出气阀、所述均压阀信号连接。
2.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，所述中控器包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器分别与所述进气阀、所述出气阀、所述均压阀信号连接。
3.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括冷冻式压缩空气干燥机或者吸附式干燥器，所述冷冻式压缩空气干燥机或者所述吸附式干燥器通过所述进气管路与所述吸附塔体的进气口连通。
4.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括活性炭除油器，所述活性炭除油器通过所述进气管路与所述吸附塔体的进气口连通。
5.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括排气管路和排气阀，所述吸附塔体的进气口与所述吸附塔体的外侧通过所述排气管路连通，所述排气阀连接于所述排气管路。
6.根据权利要求5所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括消声器，所述消声器连接于所述排气管路。
7.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括粉尘精滤器，所述粉尘精滤器通过所述出气管路与所述吸附塔体的出气口连通。
8.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括排污管道和排污阀，所述氮气缓冲罐的端部具有排污口，所述排污口通过所述排污管道与所述氮气缓冲罐的外侧连通，所述排污阀连接于所述排污管道。
9.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括压紧装置，所述压紧装置固定于所述过滤腔的端部且伸入所述吸附塔体中与所述分子筛连接。
10.根据权利要求1所述的变压吸附式制氮设备，其特征在于，还包括氮分析仪，所述氮分析仪连接于所述出气管路。
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| CN202322227401.8U CN220609753U (zh) | 2023-08-17 | 2023-08-17 | 变压吸附式制氮设备 |
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Family
ID=90215378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202322227401.8U Active CN220609753U (zh) | 2023-08-17 | 2023-08-17 | 变压吸附式制氮设备 |
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2023
- 2023-08-17 CN CN202322227401.8U patent/CN220609753U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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