[实用新型]集成有膜分离和变压吸附装置的高纯制氮系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制氮机，尤其涉及一种集成有膜分离和变压吸附装置的制氮系统。

背景技术

空气分离制取高纯度氮气目前只有两种方式，一是深冷空分制取99.999％以上的高纯度氮气，另一种方式为PSA(变压吸附技术)制取99.999％以上的高纯度氮气；其中，深冷空分制取99.999％以上的高纯度氮气，若规模在1000Nm³/h以上的，则较为经济；采用PSA制取99.999％以上的高纯度氮气，其主要存在的不足是氮气回收率较低，耗能较大，而且设备的一次性投资较大。长期以来，因无适合的能耗较低的非低温分离方法制取高纯度氮气，因此，现有技术中在制取高纯度氮气过程中造成了巨大的资源浪费。

在制氮工艺中还多采用膜分离技术，虽然，采用膜分离技术可以减轻人员的工作量，降低能耗，延长设备的使用寿命。但所制取的氮气的纯度为95～98％，其指标还不能达到高纯度。

目前，在制取高纯度氮气方面尚无将膜分离和PSA集成的系统。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型提供一种集成有膜分离和变压吸附装置的高纯制氮系统，可获得回收率和纯度都较高的氮气资源，其技术可行、经济合理，解决了既可制取高纯度的氮气，又能降低能耗，节约资源的技术问题，具有很高的社会效益、环保效益和经济效益，值得推广应用。

为了解决上述技术问题，本实用新型集成有膜分离和变压吸附装置的高纯制氮系统予以实现的技术方案是：包括可编程控制器PLC和与空压机依次连接的压缩空气预处理单元、膜分离制氮单元和氮气缓冲储罐；所述压缩空气预处理单元包括自空气进口用管道依次连接的缓冲罐、气水分离器、冷干机、多级过滤器和加热器；所述膜分离制氮单元由膜组件构成；其特征在于，所述氮气缓冲储罐的出口连接有PSA提纯单元，所述PSA提纯单元包括有多个由管道连接的吸附塔、与吸附塔依次连接有氮气工艺罐和粉尘过滤器，所述粉尘过滤器的出口端连接到系统的氮气出口；在连接吸附塔的管道上设有多个气控阀门，上述可编程控制器PLC分别与上述气控阀门连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

现有技术中，PSA工艺制氮其最佳纯度在于95-99.99％，氮气纯度在99.995％以上后，其投资和运行费用将大大提高，且制氮能耗增大。膜分离制氮工艺制氮其最佳纯度在于95-98％，氮气纯度在99％-99.9％之间时，其投资和运行费用将大大提高，且制氮能耗增大，但只要氮气纯度为95％(v)时，膜分离的方式就具有较好的经济性。由于本实用新型高纯制氮系统具有膜分离技术和PSA的双重特点，首先，采用膜分离技术制氮，先行提取大约95％左右纯度的氮气，再以PSA将95％左右纯度的氮气提纯到99.9995％，从而获取高纯氮气，这种将膜分离技术和PSA联合进行氮氧分离的高纯制氮系统，充分利用了膜分离与PSA两种技术的优势，大大降低了制取99.995％-99.9995％高纯度氮气系统的造价，与此同时，也节约了能源消耗。因此，采用本实用新型集成有膜分离和PSA装置的高纯制氮系统，应用于制取纯度为99.995％至99.9995％的高纯度氮时，其投资和运行费用较为合适，且制氮能耗较低。

附图说明

附图是本实用新型集成有膜分离和变压吸附装置的高纯制氮系统示意图。

图中：

1——空压机        2——缓冲罐         3——气水分离器    4——冷干机

5——多级过滤器    6——加热器         7——模组件        8——氮气缓冲储罐

9——吸附塔        10——氮气工艺罐    11——粉尘过滤器

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地描述。

随着中国经济的发展，用高纯度氮气的企业越来越多，氮气缺口较大。目前，国内应用较多的主要有膜分离法和PSA(变压吸附)分离法。

膜分离法制氮技术是20世纪80年代最早实现工业化应用的气体膜分离技术。指在一定压力驱动下，利用空气中氧分子在膜内优先渗透通过，而氮气组分较慢通过膜的差异从而实现分离的过程。目前，该技术已经成熟，采用该膜分离技术，其氮气回收率一般可达12％～48％，氮气浓度达90％～99.9％，膜的寿命一般可达10年以上，氮气气量5-2000Nm³/h。特别是只要氮气纯度为95％(v)时，膜分离的方式就具有较好的经济性。