[实用新型]按浓度梯度中-顶均压高纯氮PSA系列制氮系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制氮系统，具体地说，是涉及一种按浓度梯度中-顶均压高纯氮PSA系列制氮系统。

背景技术

变压吸附基本原理是利用吸附剂对吸附质在不同压力下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合物各组分具有选择吸附的特性。在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱吸这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，采用两个吸附器，循环交替的变换所组合的各吸附器的压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的，因为吸附与解吸过程是通过压力变化实现的，故该工艺称作变压吸附(PSA)。

经压缩净化后的空气流经装填有碳分子筛(CMS)的吸附塔。压缩空气由下至上流经吸附塔，其间氧气分子在碳分子筛表面吸附，氮气由吸附塔上端流出，进入一个缓冲罐。经一段时间后，吸附塔中碳分子筛被所吸附的氧饱和，需进行再生。再生是通过停止吸附步骤，降低吸附塔的压力来实现的。两个吸附塔交替进行吸附和再生，从而确保氮气的连续输出。

目前，现有的PSA制氮装置及其生产过程存在的缺陷如下：

一.由于采用下进气，如果分子筛填装未压实，将会造成分子筛在塔内的往复运动，容易出现摩擦碰撞等造成分子筛的粉化；

二.采用上、下均压方式使得高压塔内与低压塔内气体分布纯度不等，这种情况下进行气体转移，不仅降低了分子筛的使用效率，而且容易造成吸附塔切换后较大的纯度波动；

三.废气直接排空，由于气流冲击容易造成分子筛粉化。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制氮系统，克服现有技术中存在的缺陷，降低空气消耗量，提高氮气产量，防止分子筛粉化，实现氮气循环生产。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

按浓度梯度中-顶均压高纯氮PSA系列制氮系统，其特征在于，所述制氮系统由空气缓冲罐、第一吸附塔、第二吸附塔、氮气缓冲罐、输送管道和程控阀FSV101、FSV102、FSV105、FSV106组成，所述空气缓冲罐输出端通过输送管道分别与程控阀FSV101和程控阀FSV102相连，而程控阀FSV101和程控阀FSV102又分别于第一吸附塔顶端和第二吸附塔顶端相连；第一吸附塔的底端和第二吸附塔的底端则分别通过程控阀FSV105和程控阀FSV106相连，程控阀FSV105和程控阀FSV106又通过输送管道与氮气缓冲罐相连。

所述按浓度梯度中-顶均压高纯氮PSA系列制氮系统中还设有废气排空装置，第一吸附塔的顶端和第二吸附塔的顶端之间还设有程控阀FSV103和程控阀FSV104，在程控阀FSV103和程控阀FSV104之间又设有一条输送管道与废气排空装置相连，并在该输送管道上设有程控阀FSV110。

所述第一吸附塔的顶部与第二吸附塔之间还设有相互连通的输送管道，并在第一吸附塔的顶部与第二吸附塔之间的输送管道上设有程控阀FSV108，同时，所述第一吸附塔与第二吸附塔的顶部之间也设有相互连通的输送管道，在第一吸附塔与第二吸附塔的顶部之间的输送管道上设有程控阀FSV107。

所述第一吸附塔的底部与第二吸附塔的底部之间也设有相互连通的输送管道，并在连接第一吸附塔的底部与第二吸附塔的底部的输送管道上设有程控阀FSV109。

本实用新型的优点在于：

1.采用压缩空气由上往下进入吸附塔，这样有效的避免了分子筛在塔内的运动，防止因摩擦、碰撞等造成的分子筛粉化；

2.将现有技术中的均压方式改为中-顶均压及底部均压。采用此种均压方式使两台吸附塔不仅进行简单意义上的压力平衡过程，更注重了均压过程气体转移时的浓度梯度的合理性，从而有效地提高了分子筛的实际利用效率；同时合理的气体转移方式，使得吸附塔切换后气体的纯度波动大大减小，从而实现同等数量分子筛产率的提高；

3.合理的中部气流分布器设计，防止了吸附塔中部局部分子筛的粉化；

4.再生排放过程的合理设置，有效地避免了气流对分子筛的冲击，防止分子筛粉化。

本实用新型通过改变现有技术中制氮装置的连接关系，以及改变输送管道与其他设备的位置关系来调整压缩空气的输入方向，并使用两个吸附塔循环交替进行连续分离压缩空气中的氮气，不仅实现氮气的连续制备，还克服了现有技术中存在的缺陷，降低空气消耗量的同时提高了氮气的产量，防止了分子筛粉化，是一种具有很高实用价值的制氮系统。本实用新型主要用于氮气生产领域。

附图说明