[實用新型]一種碳分子篩制氮機

有效

• 申請號: 201520867485.4
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN205115047U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 唐碩
• 申請（專利權）人: 大同煤礦集團機電裝備科工安全儀器有限責任公司
• 主分類號: C01B21/04
• 分類號: C01B21/04
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 郭亞芳

技術領域

本實用新型涉及一種能夠制造高純度氮氣的碳分子篩制氮機。

背景技術

礦井氮氣防滅火實質是向采空區氧化帶內或火區內注入一定量的氮氣，使其氧含量降到5％以下，達到防滅火和抑制瓦斯爆炸的目的。與礦井其他防滅火方法相比，用氮氣防滅火技術優于傳統注漿防滅火技術；注氮工藝快捷、迅速。氮氣可迅速滲透充滿到采空區氧化帶內或火區的各角落。而注漿工藝，由于漿體在采空區氧化帶內或火區的流動受地板不平，頂板冒堆積不均等因素影響，會形成“流動溝”，因而不能均勻、全面地覆蓋在“煤體”表面，未能真正起到“隔絕”氧氣，防止煤炭氧化自燃的作用。故此，氮氣防滅技術有其更好的效果。

變壓吸附技術是近十幾年來發展起來的一項用于氣體凈化、分離與提純的新技術。該技術設備簡單、操作方便、自動化程度高、投資少、產氣快等優點，得到了廣泛的應用，煤礦的防火就是其中的一項重要領域。

變壓吸附碳分子篩層制氮原理：

O₂和N₂都是非極性分子，兩者的動力學直徑和沸點十分接近。由于分子篩的位阻效應，具有微孔結構的碳分子篩層對O₂和N₂存在共吸附現象。因此實現氧、氮分離是比較困難的。然而碳分子篩層屬于速度分離型的吸附劑，O₂和N₂在碳分子篩層表面的擴散速度不同，由于N₂的動力學直徑大于O₂的動力學直徑，所以O₂在碳分子篩層表面的擴散速度大于N₂在碳分子篩層表面的擴散速度。O₂優先被碳分子篩層所吸附，而N₂從不吸附相中富集。PSA制氮運用了這一原理。組成加壓吸附和減壓解吸的快速過程。從而獲得產品氮氣。

然而現有技術的碳分子篩制氮機在生產氮氣的過程中，隨著時間的推移，碳分子篩層逐漸飽和，生產的氮氣純度會逐步下降。

實用新型內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本實用新型提供了一種碳分子篩制氮機，該碳分子篩制氮機的吸附塔具有多片碳分子篩層，隨著時間的推移，參加工作的碳分子篩層的數目逐步增加，從而提純生產出的氮氣。

本實用新型所采用的技術方案為：

一種碳分子篩制氮機,包括空壓機、緩沖罐、過濾器、冷干機、除油器、空氣儲存罐、吸附塔、氮氣罐、粉塵過濾器和氮氣輸出口；空壓機、緩沖罐、冷干機、除油器、空氣儲存罐、吸附塔、氮氣罐、粉塵過濾器和氮氣輸出口由左至右依次通過管路串聯連接；吸附塔包括第一吸附塔、第二吸附塔，第一吸附塔與第二吸附塔通過管路并聯連接；第一吸附塔和第二吸附塔均通過管路承接空氣儲存罐的氣體，經過吸附后通過管路將氣體輸出到氮氣罐；緩沖罐與冷干機之間設有一個過濾器，冷干機與除油器之間設有兩個過濾器；第一吸附塔內設有若干層碳分子篩層，且第一吸附塔內設有隔板，隔板將第一吸附塔分成左右兩個腔室，右腔室內并排橫向設置若干層碳分子篩層，左腔室內也并排橫向設置若干層碳分子篩層，右腔室內的碳分子篩層在位置高度上高于左腔室內的碳分子篩層；左腔室內的每一層碳分子篩層均連接有氣缸；第二吸附塔與第一吸附塔的結構完全相同；所述碳分子篩制氮機還包括控制器和氮氣傳感器，氮氣傳感器的數量為兩個，一個氮氣傳感器設置在第一吸附塔的頂部，另一個氮氣傳感器設置在第二吸附塔的頂部，控制器與兩個氮氣傳感器和所有的氣缸電連接。

所述碳分子篩層，是將碳分子篩充填在網孔結構中，用以增大與空氣的接觸面積。

進一步地，左腔室內的每一層碳分子篩層上連接的氣缸均位于碳分子篩層的左端。氣缸用于推動與其連接的碳分子篩層運動到右腔室內。

進一步地，吸附塔與氮氣罐之間的管路設有單向閥。單向閥用于防止氮氣罐內的氮氣倒流。

優選地，單向閥還并聯有一蝶閥。蝶閥用于在單向閥堵塞時，保持通路。

進一步地，第一吸附塔與第二吸附塔均連接有一壓力表。

本實用新型的有益效果為：碳分子篩層的多層設置保證了吸附效果；隨著控制器控制氣缸來推動左腔室內的碳分子篩層到右腔室，增強了吸附效果，保證了每一時刻輸出的氮氣純度都很高。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構連接示意圖；

圖2是第一吸附塔或者第二吸附塔的縱向截面圖。