[发明专利]一种变压吸附制氮法及设备

摘要

一种变压吸附制氮法及设备。本发明属于气体分离技术领域。本发明提供了一种装填碳分子筛的四塔加压吸附、常压解吸制氮流程，回收低于99％浓度的这部分富氮气来冲洗碳分子筛层中的残留废气。制取氮浓度为99％。设计多通旋转分配阀和时序控制系统，能将空气、氮气和氧气三种介质分导并控制流量大小。采用该工艺可省掉真空泵；该设备结构简单、使用可靠。可为金属氮基气氛热处理、食品充氮包装及储藏等提供一种价廉而实用的变压吸附制氮法及设备。

主权项

1、一种装填碳分子筛、由四个吸附塔组成，采用加压吸附常压解吸工艺流程从空气中提取氮气的变压吸附制氮法，其特征在于：①流程中回收了低于99％浓度的富氮气来冲洗碳分子筛层中的残留废气；②在每个循环周期内，每个吸附塔都经历十二步操作程序，这十二步程序依次是：吸附→吸附→吸附→停留→均压→顺放→顺放→逆放→冲洗→冲洗→充压→充压；③四个吸附塔[7]、[8]、[9]、[10]依次排列，每塔操作程序都比前一塔晚三步；④每个吸附塔都是：第一步吸附只从塔底入口进压缩空气增压，塔顶出口处于关闭状态；第四步停留，塔顶塔底出入口均处于关闭状态；以四个吸附塔中的塔[7]为例，在一个循环周期内，其十二步程序的运行过程如下：第一步：吸附，塔[7]底部进压缩空气加压吸附，塔顶关闭，空气中的氧被碳分子筛吸附，氮在气相中被逐渐浓缩，此时，塔[8]进行第二次冲洗，塔[9]进行第二次顺放，塔[10]停留；第二步：吸附，塔[7]底部继续进压缩空气加压吸附，塔顶开启，浓缩的氮气作为产品气经塔顶出口进入氮贮罐，此时，塔[8]进行第一次充压，塔[9]逆放，塔[10]均压；第三步：吸附，塔[7]底部继续进压缩空气加压吸附，浓缩的氮气经塔顶出口，一部分作为产品气继续进入氮贮罐，另一部分进入塔[8]进行第二次充压，此时，塔[9]进行第一次冲洗，塔[10]进行第一次顺放。第四步：停留，塔[7]进出口均关断，吸附塔处于封闭状态，此时，塔[8]进行第一步吸附，塔[9]进行第二次冲洗，塔[10]进行第二次顺放；第五步：均压，塔[7]内纯度略低于产品气的富氮气进入塔[9]进行第一次充压，此时，塔[8]进行第二次吸附，塔[10]逆放；第六步：顺放(第一次)，塔[7]经均压后剩余的富氮气一部分进入塔[10]，对塔[10]碳分子筛层中的残留废气进行冲洗，此时，塔[8]进行第三步吸附，塔[9]接受来自塔[8]的氮气进行第二次充压。第七步：顺放(第二次)，塔[7]中剩余的富氮气体继续对塔[10]进行冲洗，塔[8]停留，塔[9]进行第一步吸附。第八步：逆放，塔[7]顶部关闭，塔中剩余的气体进行反流向减压，此时，塔[8]均压，塔[9]进行第二步吸附，塔[10]进行第一次充压；第九步：冲洗(第一次)，塔[7]接受来自塔[8]顺放过来的富氮气体对碳分子筛层中的残留废气进行冲洗，此时，塔[9]进行第三步吸附附，塔[10]进行第二次充压；第十步：冲洗(第二次)，塔[7]继续接受来自塔[8]的富氮气体进行冲洗，此时，塔[9]停留；塔[10]进行第一步吸附；第十一步：充压(第一次)，塔[7]接受来自塔[9]的富氮气体进行第一次充压，塔[8]逆放，塔[9]均压，塔[10]进行第二步吸附；第十二步：充压(第二次)，塔[7]接受来自塔[10]的氮气进行第二次充压，塔[8]进行第一次冲洗，塔[9]进行第一次顺放，塔[10]进行第三步吸附；至此，吸附塔[7]完成了一个循环周期的十二步运行程序，然后又从头开始，进入第二个循环周期，周而复始，循环运行，吸附塔[8]、[9]、[10]的循环周期、运行程序与吸附塔[7]完全相同，但在程序运行的时间上，塔[8]比塔[7]晚三步，塔[9]比塔[8]晚三步，塔[10]又比塔[9]晚三步，依次错开，顺序衔接。