[实用新型]一种制氮机吸附塔

说明书

技术领域

本实用新型属于压力容器技术领域，更具体地说，涉及一种制氮机吸附塔。

背景技术

制氮机是根据变压吸附技术设计的制造氮气的设备。制氮机以碳分子筛为吸附剂，利用碳分子筛在常温下变压吸附的原理，将氮气从空气中分离出来，以制取高纯度的氮气。制氮机通常使用两座吸附塔并联，通过PLC控制吸附塔的进口气动阀，对吸附塔中的碳分子筛交替进行加压吸附和解压再生操作，完成空气中的氮氧分离，最终获得所需的高纯度氮气。

吸附塔作为制氮机的压力容器，在制氮过程中起着至关重要的作用。现有技术中，对于这种Ⅰ类压力容器，壳体和底部封头壁厚一般为8～10mm，但是进气口处的进气法兰接管壁厚为30～40mm，采用这种厚壁进气法兰接管与壳体底部封头进行焊接，由于底部封头与进气法兰接管材料的厚度相差较大，导致底部封头与进气法兰接管焊接处容易产生应力集中；而且这种压力容器的底部封头与进气法兰接管之间的焊缝为非熔透式的单面焊接，致使进气法兰接管与底部封头之间的焊缝强度较低。由于吸附塔充放气过程中存在交变应力，吸附塔体需要承受交变应力，底部封头与进气法兰接管连接处容易产生疲劳裂纹，导致底部进气法兰接管和底部封头处的角焊缝容易开裂，导致吸附塔产生压力泄漏，造成设备失效。

中国实用新型专利，公开号：CN205095615U，公开日：2016年03月23日，公开了一种碳分子筛制氮机用吸附塔，包括吸附塔本体、设置在吸附塔本体下端的入口、设置在吸附塔本体上端的出口、设置在吸附塔本体下部的隔板以及设置在吸附塔本体上部的碳分子筛筒，位于隔板以上和碳分子筛筒以下空间为碳分子筛颗粒储存腔，用于盛放碳分子筛颗粒，隔板上开有若干个气孔，气孔的孔径小于碳分子筛颗粒。该实用新型的有益效果为：吸附持续时间更长，吸附效果更佳。但是该实用新型中的底部入口处的连接处并未做任何特殊处理，在吸附塔吸放气的交变作用下，吸附塔底部入口的连接处在交变应力的作用下仍然容易出现疲劳损坏，严重影响吸附塔的使用寿命。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有压力容器进气接管连接处容易开裂，造成压力容器失效的问题，本实用新型提供了一种制氮机吸附塔。它可以提高压力容器进气接管处的连接强度，提高压力容器的使用寿命。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种制氮机吸附塔，包括壳体、出气管、进气接管和底部封头，出气管位于壳体顶部，底部封头连接在壳体的底部，进气接管首端焊接在底部封头的底部，进气接管、壳体和底部封头三者的壁厚相同。

出气管位于壳体的顶部，出气管用于排放生成的氮气；为方便底部进气接管的焊接，在壳体底部设置底部封头。由于壳体、底部封头和进气接管三者的壁厚相同，所以壳体和底部封头的连接处，以及底部封头和进气接管的连接处不会产生应力集中，从而提高了吸附塔的使用寿命。

作为本实用新型的进一步改进，还包括活性炭层，活性炭层位于壳体的内部中间位置，活性炭层由碳颗粒组成。活性炭层中的碳颗粒可以吸附空气中的氧气，将空气中的氮气分离出来了，制取高纯度的氮气。

作为本实用新型的进一步改进，所述的底部封头包括球面段和直段，直段与壳体焊接连接，进气接管的首端焊接在球面段的中心位置。底部封头的直段与壳体直接连接，壳体与底部封头的连接处过渡平滑，避免了壳体与底部封头的连接处产生应力集中现象，进一步提高了吸附塔的使用寿命。

作为本实用新型的进一步改进，进气接管首端与底部封头连接处的焊接形式为双面焊。进气接管处要承受进气和放气的交变作用力，为了保证进气接管与底部封头连接处的内外强度相同，在进气接管首端与底部封头的内外侧均进行焊接。

作为本实用新型的进一步改进，本实用新型还包括筛网，筛网连接在底部封头与壳体的连接处，筛网位于活性炭层之下，筛网呈球面状，筛网上开有气孔，气孔的直径小于活性炭层内的碳颗粒直径。

筛网位于活性炭层之下，当活性炭层中的碳颗粒向下掉落时，由于筛网上开有气孔，空气可以通过筛网进入活性炭层，但是筛网上的气孔直径比活性炭层内的碳颗粒直径要小，碳颗粒掉落到筛网上，但不能穿过筛网，从而保证碳颗粒不会流失。筛网呈球面状，表面积较大，根据流体力学原理可知，此处的空气向上运动所受阻力较小，所以球面状的筛网可以进一步提高吸附塔的制氮效率。