[发明专利]变压吸附制氮系统

说明书

技术领域

本发明涉及变压吸附制氮设备领域，特别是涉及一种变压吸附制氮系统。

背景技术

氮气广泛用于石油、化工、食品、电子、冶金、医疗、危化品运输等行业。如用于金属烧结、激光打孔的保护气体、石油及化工管道和设备的清洗及气体置换、食品工业中的气调保险及充氮包装、电子行业生产半导体器件的氮气保护、医疗行业的针剂充氮及其他需要氮气的部门、危化品运输中储罐上部充氮保护等，现有技术中空压变压吸附制氮设备可高效的提供纯度大于99%的氮气，在以上各行各业中被广泛采用。

现有变压吸附制氮设备中，基于保护变压吸附塔中的活性炭等因素，需要在压缩空气进入到变压吸附罐之前去除压缩空气中的水分，现有广泛采用的设备为冷干机，在压缩空气流经冷干机后被降温，压缩空气中的水汽析出经过疏水阀被排出，达到对压缩空气进行除湿的目的。正因为冷干机对压缩空气进行了降温，在变压吸附制氮设备的运行过程中，在冷干机后续的设备或管路的表面上往往有大量冷凝水析出，在夏天尤为明显。以上析出的冷凝水不仅影响变压吸附制氮站的环境，同时也是现有变压吸附制氮设备经济性不如深冷制氮的一个原因所在。

发明内容

针对上述现有技术中以上析出的冷凝水不仅影响变压吸附制氮站的环境，同时也是现有变压吸附制氮设备经济性不如深冷制氮的一个原因所在的问题，本发明提供了一种变压吸附制氮系统。

为解决上述问题，本发明提供的变压吸附制氮系统通过以下技术要点来解决问题：变压吸附制氮系统，包括通过气流管路依次相连的压缩机、冷干机、缓冲罐和变压吸附罐组，所述缓冲罐的外壁面上还固定连接有衬套，所述衬套与缓冲罐之间形成密闭的制冷腔，衬套上还固定有与制冷腔相通的进气管和出气管，所述进气管和/或出气管上还设置有风机。

具体的，设置的压缩机为压缩空气的来源，所述压缩机优选使用可连续排气的螺杆式压缩机，设置的冷干机用于对压缩空气进行制冷，以便于压缩空气中的水分能够呈液态析出，设置的缓冲罐用于压缩空气进入到变压吸附罐组前的暂存，设置的变压吸附罐组用于通过活性炭变压吸附原理将氮气分离出来。

本发明中，设置的衬套用于在其与缓冲罐之间得到密封的制冷腔，同时通过设置在衬套上的进气管和出气管，并通过设置在进气管和/或出气管上的风机，使得能够在制冷腔中形成连续的空气对流，以上空气对流在制冷腔的流动过程中，空气可与缓冲罐壁面进行热交换，此过程中压缩空气为冷流体，空气为热流体，这样经过制冷腔的空气被降温，可用于夏季操作室的制冷新风；同时以上密闭的制冷腔使得空气流经制冷腔时析出的冷凝水不能任意沿着缓冲罐的外壁面流动，有利于整洁空压制氮站生产区域的环境；对冷干机输出功率的进一步回收利用有利于降低企业的综合生产成本；由于设计要求缓冲罐容积均较大，故缓冲罐相较于冷干机与变压吸附罐组之间的管路或设备具有较大的传热面积，而变压吸附罐中由于活性炭在压缩空气冲刷下相互摩擦产热，这样变压吸附罐的表面温度要明显高于缓冲罐的表面温度，故在相同的传热面积的情况下，本发明还具有对冷干机输出功率利用效率高的特点。优选上述衬套为隔热材料。

更进一步的技术方案为：

为使得缓冲罐能够全部包裹于衬套中，利于对缓冲罐内低温气体的高效率用，所述衬套为与缓冲罐外形相同的罐状结构，所述衬套上还设置有用于缓冲罐的进气接管和出气接管穿过的孔。

为防止由上述孔中形成漏流，所述孔中均设置有用于实现进气接管与孔或出气接管与孔静密封的密封垫。

为强化制冷腔内空气与缓冲罐壁面的对流强度，利于所述空气充分放热，所述制冷腔中缓冲罐的外壁面与衬套的内壁面的间隔宽度介于4mm-10mm之间。

为减小油和水对后续变压吸附罐组的影响和提升冷干机的制冷效果，所述压缩机与冷干机之间的管路上还设置有油水分离器。以上油水分离器可在压缩空气流经冷干机之前将受压析出的水、油排出。

为进一步保护活性炭，延长活性炭的使用寿命，所述缓冲罐与冷干机之间的管路上还设置有活性炭除油罐。

为减少出气管中流出空气的含水量，所述衬套的底部还固定连接有排水管，所述排水管的出口端还连接有截断阀。

为实现截断阀的自动排水，所述截断阀为疏水阀。

为提升制冷腔中空气与压缩空气热交换的长度，制冷腔中还设置有折流板。以上设置利于制冷腔中空气与缓冲罐壁面的充分接触；进一步的可设置为折流板两端分别与衬套内壁面和缓冲罐接触，此时折流板可作为衬套形状保持的保持架。