[其他]制氮方法及其装置

说明书

本发明涉及一种制氮方法，特别是一种以空气为原料气，以沸石分子筛为吸附剂的制氮方法。本发明还涉及一种制氮装置，特别是一种适用于以空气为原料气的、以沸石分子筛为吸附剂的制氮装置。

以空气为原料气，以沸石分子筛为吸附剂的制氮方法已有十多年的历史了。目前国内外一般采用的是加压吸附和真空泵解吸工艺，在完成了对空气进行压缩、除去压缩空气中的油和水份等预处理步骤之后，干燥的压缩空气就进入到吸附塔中，这时吸附塔中的沸石分子筛就对氮进行吸附，吸附过程完毕后用产品氮气进行回流冲洗，从而把不吸附相中的氧分离出去，最后在抽真空的条件下对沸石分子筛中被吸附的氮进行解吸。日本的《化学经济与化学工程评论》（1980年第11期）上有一篇题为“吸附筛分氮气的制备”的文章就报导了上述内容。但是，采用上述方法制氮时，用于氧氮分离的仅仅是一次冲洗，而冲洗的气体又全部是产品氮气，产品氮气回流冲洗后的排放气也未得到进一步利用。因此，用该方法制氮，其产品氮气本身的消耗量比较大，氮气的得率较低，所以氮气产量一直难以提高。

另一方面，也正如“吸附筛分氮气的制备”这一文章中所谈到的，为实现上述方法所用的装置包括了真空泵。由于该真空泵紧连压缩机，而真空泵与压缩机之间的匹配又比较困难，因此，它们之间不得不安装缓冲容器，这样就导致了制氮装置的复杂化。由于动力设备的增加，因而能量消耗相对提高。另外，采用了真空泵后，设备的密封性要求提高，也增加了设备的维修困难。

本发明的目的是要提供一种改进的制氮方法，这种方法能降低用于回流冲洗的产品氮气的消耗量，在保证产品氮气纯度的情况下，能大大提高氮气的产量。

本发明的目的还在于提供一种改进的制氮装置，这种装置不但能省去真空泵等动力设备而得到简化，能耗降低，更重要的是能够使制氮效率获得大幅度的提高。

本发明是这样实现的。这是一种以空气为原料气，以沸石分子筛为吸附剂的制氮方法，该方法包括对作为原料气的空气进行压缩，除去压缩空气中的油份和水份，接着用沸石分子筛对压缩空气中的氮进行吸附，然后在氧氮分离时用产品氮气对不吸附相中的氧进行回流冲洗，最后再对沸石分子筛中被吸附的氮进行解吸，其特征在于：在用产品氮气进行回流冲洗之前，先用压缩空气进行冲洗，然后再用产品氮气回流冲洗后的排放气进行冲洗。

本发明也是这样构成的，它是一种适用于以空气为原料气、以沸石分子筛为吸附剂的制氮装置。该装置由三个吸附塔、两个干燥塔、空气压缩机、空气贮气筒、氮气压缩机和氮气贮气筒等组成，各吸附塔和干燥塔内均填有沸石分子筛，其特征在于：每一吸附塔的下部各引出三路管道，其中一路管道与压缩空气源相通，另一路管道与氮气压缩机相通，还有一路管道和氮气贮气筒和产品氮气输出管道相通。每一吸附塔的上部也各引出二路管道，其中一路管道与干燥塔相通，而另一路管道依次与其后一程序的吸附塔相通。

本发明的制氮方法，不但进一步提高了对压缩空气的利用，更重要的是使产品氮回流冲洗后的排放气体得到了充分的利用，从而大大降低了用于制氮过程本身的氮气消耗量，在氮气含量为99.5%前提下，最终使氮气产量与现有技术相比提高了50%，并使能耗大大降低。

本发明的制氮装置不但因省去了真空泵等动力设备而得到了简化，降低了能耗，更重要的是省除真空泵后仍能满足本发明的制氮方法所提出的要求，从而使氮气的产量和纯度获得了显著的提高。

本发明的详细内容由以下的实施例及其附图给出。

图1是根据本发明提出的制氮工艺流程及装置的示意图。

图2是根据本发明提出的制氮工艺中氧氮筛分程序的示意图。

图3是四个吸附塔的制氮装置的示意图。

下面将对本发明的制氮方法和制氮装置结合图1图2和图3来进行详细的描述。由于本发明的方法是通过本发明的装置来实现的，因此对方法的描述和对装置的描述将结合在一起。