[實用新型]利用變壓吸附原理來制取高純度氮氣的裝置

無效

• 申請號: 01204480.6
• 申請日: 2001-02-27
• 公開（公告）號: CN2470339Y
• 公開（公告）日: 2002-01-09
• 發明（設計）人: 金翠蘭;管申;張新寧
• 申請（專利權）人: 金翠蘭
• 主分類號: C01B21/04
• 分類號: C01B21/04;B01D53/047
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱黎光,張占榜

本實用新型涉及一種可制取高純度氮氣的裝置，更具體地說，涉及一種利用變壓吸附原理來制取高純度氮氣的裝置。

利用變壓吸附原理從空氣中制取氮氣的傳統設備是采用雙填料塔結構，在兩個填料塔之間利用一組各自帶閥門的進氣管路、產氣管路和放氣管路來控制兩填料塔內的氣體壓力。首先控制壓縮后的氣體進入到填料塔內，在填料塔內經過升壓和降壓兩種過程，升壓時填料塔內的吸附劑吸附壓縮空氣中的氧氣，而壓縮空氣中的氮氣則成為產品氣體從產氣管路中輸出；降壓時填料塔內由吸附劑所吸附的氧氣被解析出來，并從放氣管路中排出。通過設于各管路上的閥門，使其中一填料塔在升壓吸附并產生氮氣時，另一填料塔處于降壓解析和放氣狀態，等待進行下一次的升壓吸附。如此周而復始地循環，從而不斷產生氮氣。

在上述產生氮氣的過程中，由于氣體壓力、流量和氣體組分均在不斷地變化，從而導致使用傳統設備來生產高純度氮氣時就會受到制約，同時因不能準確控制氣體的組分、壓力和流量，從而導致生產氮氣的效率降低，并且消耗掉較高的能量。

為解決上述所存在的不足，本實用新型的目的是在于提供一種可有效地控制氣體組分、壓力和流量，從而利用變壓吸附原理來制取高純度氮氣的裝置。

本實用新型的另一目的在于提供一種可直接生產出PPM級高純度的氮氣，并且還可提高生產效率、快速產氣的裝置。

為了解決上述目的，本實用新型中利用變壓吸附原理來制取高純度氮氣的裝置主要由兩個并列設置的、內部裝滿吸附劑的填料塔組成。兩個填料塔通過進氣管路、放氣管路、產氣管路、上串氣管路、下串氣管路進行連接，并位于上述管路的兩端。進氣管路、放氣管路和產氣管路均有三個連接端口，其中兩個端口分別連接于兩個填料塔的下口或上口，而另一端口通過一手動流量控制閥與各自的外圍設備相連接；上串氣管路和下串氣管路各有兩個端口，也分別與兩填料塔的上口和下口相連接。同時，在所述各管路中均設有各自的控制閥，以控制兩填料塔內的氣體壓力、流量和組分，并可在兩填料塔之間進行轉換。

為了進一步提高該裝置的產氣效率和所產氮氣的純度，最好在上述兩個填料塔的中部增設一中串氣管路，并在上串氣管路、下串氣管路和中串氣管路中增設一手動流量控制閥。

根據氧氣在填料塔內被吸附的量值不同，最好將中串氣管路的端口設于以填料塔的下底端為起點，在填料塔的全長的2/5位置處。

另外，在產氣管路中的手動流量閥處并聯有由一單向閥和一手動流量控制閥組成的旁路。

另外，所述控制閥可以是氣動截止閥；而手動流量控制閥可以是球閥，也可以是蝶閥或針型閥。

本實用新型中利用吸附原理來制取氮氣的裝置是這樣來實現其生產氮氣的，首先導通其中一個填料塔(A)兩端的進氣管路和產氣管路，將壓縮空氣輸入到此填料塔(A)內，當壓縮空氣流經吸附劑時，在壓力的作用下，使壓縮空氣中的氧氣被吸附；而未被吸附的氮氣則進入到產氣管路中，從而完成吸附分離過程。此時另一填料塔(B)的放氣管路處于導通狀態，放空填料塔(B)內的氣體。經一定時間后，當填料塔(A)內吸附劑的吸附量即將達到飽和時，使所有管路中的氣動截止閥門處于關閉狀態。此時填料塔(A)內的壓力較高，而另一填料塔(B)內的壓力較低。為了提高氣體的回收率，降低氣體消耗，接著依次導通上串氣管路、中串氣管路和下串氣管路，將壓力較高的填料塔(A)內的氣體傳輸到低壓力較低的填料塔(B)內，并通過手動流量控制閥控制壓力較低的填料塔(B)內氣體的組分、壓力和流量。在完成氣體壓力轉換后，導通填料塔(B)的進氣管路和產氣管路，對填料塔(B)進行升壓，對壓縮空氣進行吸附分離。同時填料塔(A)的放氣管路被導通，進行降壓解析并放空填料塔(A)內的氣體。待填料塔(B)經一定時間后，當其內部吸附劑的吸附量即將到過飽和時，使所有管路中的氣動截止閥處于關閉狀態。再依次導通上串氣管路、中串氣管路和下串氣管路，將壓力較高的填料塔(B)內的氣體傳輸到壓力較低的填料塔(A)內，從而完成一個循環。如此循環往復，就會連續不斷地生產氮氣。