[實用新型]按濃度梯度中-頂均壓高純氮PSA系列制氮系統

有效

• 申請號: 200820064847.6
• 申請日: 2008-08-22
• 公開（公告）號: CN201263957Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 沈強;張楊;申建寧;黃祖旭;孟翰武;李永春
• 申請（專利權）人: 西梅卡亞洲氣體系統成都有限公司
• 主分類號: B01D53/047
• 分類號: B01D53/047;C01B21/04
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所
• 代理人: 梁 田

技術領域

本實用新型涉及一種制氮系統，具體地說，是涉及一種按濃度梯度中-頂均壓高純氮PSA系列制氮系統。

背景技術

變壓吸附基本原理是利用吸附劑對吸附質在不同壓力下有不同的吸附容量，并且在一定壓力下對被分離的氣體混合物各組分具有選擇吸附的特性。在吸附劑選擇吸附的條件下，加壓吸附除去原料氣中的雜質組分，減壓脫吸這些雜質而使吸附劑獲得再生。因此，采用兩個吸附器，循環交替的變換所組合的各吸附器的壓力，就可以達到連續分離氣體混合物的目的，因為吸附與解吸過程是通過壓力變化實現的，故該工藝稱作變壓吸附(PSA)。

經壓縮凈化后的空氣流經裝填有碳分子篩(CMS)的吸附塔。壓縮空氣由下至上流經吸附塔，其間氧氣分子在碳分子篩表面吸附，氮氣由吸附塔上端流出，進入一個緩沖罐。經一段時間后，吸附塔中碳分子篩被所吸附的氧飽和，需進行再生。再生是通過停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來實現的。兩個吸附塔交替進行吸附和再生，從而確保氮氣的連續輸出。

目前，現有的PSA制氮裝置及其生產過程存在的缺陷如下：

一.由于采用下進氣，如果分子篩填裝未壓實，將會造成分子篩在塔內的往復運動，容易出現摩擦碰撞等造成分子篩的粉化；

二.采用上、下均壓方式使得高壓塔內與低壓塔內氣體分布純度不等，這種情況下進行氣體轉移，不僅降低了分子篩的使用效率，而且容易造成吸附塔切換后較大的純度波動；

三.廢氣直接排空，由于氣流沖擊容易造成分子篩粉化。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種制氮系統，克服現有技術中存在的缺陷，降低空氣消耗量，提高氮氣產量，防止分子篩粉化，實現氮氣循環生產。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

按濃度梯度中-頂均壓高純氮PSA系列制氮系統，其特征在于，所述制氮系統由空氣緩沖罐、第一吸附塔、第二吸附塔、氮氣緩沖罐、輸送管道和程控閥FSV101、FSV102、FSV105、FSV106組成，所述空氣緩沖罐輸出端通過輸送管道分別與程控閥FSV101和程控閥FSV102相連，而程控閥FSV101和程控閥FSV102又分別于第一吸附塔頂端和第二吸附塔頂端相連；第一吸附塔的底端和第二吸附塔的底端則分別通過程控閥FSV105和程控閥FSV106相連，程控閥FSV105和程控閥FSV106又通過輸送管道與氮氣緩沖罐相連。

所述按濃度梯度中-頂均壓高純氮PSA系列制氮系統中還設有廢氣排空裝置，第一吸附塔的頂端和第二吸附塔的頂端之間還設有程控閥FSV103和程控閥FSV104，在程控閥FSV103和程控閥FSV104之間又設有一條輸送管道與廢氣排空裝置相連，并在該輸送管道上設有程控閥FSV110。

所述第一吸附塔的頂部與第二吸附塔之間還設有相互連通的輸送管道，并在第一吸附塔的頂部與第二吸附塔之間的輸送管道上設有程控閥FSV108，同時，所述第一吸附塔與第二吸附塔的頂部之間也設有相互連通的輸送管道，在第一吸附塔與第二吸附塔的頂部之間的輸送管道上設有程控閥FSV107。

所述第一吸附塔的底部與第二吸附塔的底部之間也設有相互連通的輸送管道，并在連接第一吸附塔的底部與第二吸附塔的底部的輸送管道上設有程控閥FSV109。

本實用新型的優點在于：

1.采用壓縮空氣由上往下進入吸附塔，這樣有效的避免了分子篩在塔內的運動，防止因摩擦、碰撞等造成的分子篩粉化；

2.將現有技術中的均壓方式改為中-頂均壓及底部均壓。采用此種均壓方式使兩臺吸附塔不僅進行簡單意義上的壓力平衡過程，更注重了均壓過程氣體轉移時的濃度梯度的合理性，從而有效地提高了分子篩的實際利用效率；同時合理的氣體轉移方式，使得吸附塔切換后氣體的純度波動大大減小，從而實現同等數量分子篩產率的提高；

3.合理的中部氣流分布器設計，防止了吸附塔中部局部分子篩的粉化；

4.再生排放過程的合理設置，有效地避免了氣流對分子篩的沖擊，防止分子篩粉化。

本實用新型通過改變現有技術中制氮裝置的連接關系，以及改變輸送管道與其他設備的位置關系來調整壓縮空氣的輸入方向，并使用兩個吸附塔循環交替進行連續分離壓縮空氣中的氮氣，不僅實現氮氣的連續制備，還克服了現有技術中存在的缺陷，降低空氣消耗量的同時提高了氮氣的產量，防止了分子篩粉化，是一種具有很高實用價值的制氮系統。本實用新型主要用于氮氣生產領域。

附圖說明