一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，包括依次顺序连接的无油润滑空气压缩机、第一储气罐、冷干机、活性炭油过滤器、吸附器和第二储气罐。本实用新型专利技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机具有以下优点：采用无油润滑压缩机，高效活性炭油过滤器，可以提高除油效果，防止残留油污染，能够保证连续供气；活性氧化铝可以无热再生；同时，可以保证合理气流分配的作用，防气流冲击以及酸性气体的侵害，保护碳分子筛，延长碳分子筛的寿命；通过一次分离吸附，即可获得干净的高纯氮；整个吸附过程由可编程控制器控制，实现自动化生产。

A high purity nitrogen making machine with pressure swing adsorption in a cabinet type double bed

【技术实现步骤摘要】
一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机
本技术涉及高纯制氮
，具体涉及一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，可用于食品保鲜、电子组装、冶金、化工制药、石油天然气等领域。
技术介绍
PSA(变压吸附)制氮是以压缩空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，运用变压吸附原理，对空气中的氮和氧组分选择性吸附，使充满微孔的碳分子筛对气体分子有选择性的吸附来获得氮气的新型制氮技术。此法制氮是在低压常温下，现场制氮，安全且便捷。现在各个领域对氮气的纯度要求越来越高，尤其是非晶行业的热处理，要求氮气的纯度达到99.99％～99.999％，露点为-60℃。目前大部分工厂用高压15Mp瓶装高纯氮或液态氮气化罐来提供。这两种供氮方式，对物流搬运及高压、低温操作的安全要求及成本很高。现有的PSA制氮机通常采用单层床吸附装置，氮纯度较低(99.5％～99.9％)，露点为-40℃，且多数为固定式中大型制氮机。另外，大多采用多级阻尼式油过滤器进行原料空气的净化除油以及使用干冷机冷却干燥，这样存在以下的问题：1.多数采用油润滑压缩机，空气中带油多，虽采用二、三级阻尼式油过滤器，油过滤效率低，影响吸附分离；2.原料空气除水是流程中的重要一环，通常采用冷干机，但是氮气露点只能达到-20℃。为有效降低原料空气的露点，通常采用空气干燥器，常用的干燥器为变温吸附(TSA)，其流程复杂且增加能耗。公开号为CN105080288A的中国专利技术专利申请中提出了采用三层床变压吸附器，其中除了使用一层碳分子筛的氮氧分离床层外，增加了上下两层分子筛干燥剂床进行干燥，使氮气露点达到-60℃。但是，PSA床层中的分子筛干燥剂虽然吸水能力强，但必须采用循环加热再生，即TSA“变温吸附”流程才能正常连续使用，因此在氧、氮分离的(PSA)变压吸附条件下不能变温，无法彻底再生使干燥效果明显降低；3.为了获得高纯氮，通常也采用多级变压吸附制氮，多采用二级单层床变压吸附组串联，两次分离吸附提高纯度。其流程复杂化，管路和阀门成倍增加；由于多级净化和吸附，因此其制氮机占地面积大，成本较大，不便于撬装和小型化。
技术实现思路
本技术针对以上现有技术中的缺陷提供了一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，该柜式双层床变压吸附高纯制氮机一方面能够提高除油效果，防止残留油污染并简化了流程，提供了工作效率。本技术是通过以下技术方法实现的：一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，包括依次顺序连接的无油润滑空气压缩机、第一储气罐、冷干机、活性炭油过滤器、吸附器和第二储气罐。进一步的，包括两个或多个并行排列的所述吸附器。进一步的，所述吸附器包括活性氧化铝层和碳分子筛，所述活性氧化铝层设置于所述第一隔离网的上部；所述活性氧化铝层与所述碳分子筛之间通过第二隔离网隔离。进一步的，所述吸附器的上端口的下方设置有压紧装置，所述压紧装置与所述碳分子筛之间设置有第三隔离网。进一步的，还包括PLC控制系统，所述PLC控制系统与所述吸附器电性连接。与现有技术相比，本技术至少具有以下优点：1.本技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机，采用无油润滑压缩机，高效活性炭油过滤器，可以提高除油效果，防止残留油污染并且简化了流程。2.本技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机可以根据需要设置2个吸附器，当其中一个吸附器处于工作吸附状态时，另一个吸附器处于再生状态，为下一次吸附做准备；亦或设置多个吸附器，使处于工作状态的吸附器能够轮流工作，延长吸附器的使用寿命。3.本技术采用活性氧化铝作为干燥剂，活性氧化铝可以无热再生，在PSA变压吸附条件下，可以使水能解吸得到再生，以保持连续干燥能力；同时，由于活性氧化钙的大颗粒高强度，可以保证合理气流分配的作用，可以防气流冲击以及酸性气体的侵害，保护碳分子筛，延长碳分子筛的寿命。4.本技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机中的高效碳分子筛通过自动控制优化切换时间进行一次分离吸附，即可获得干净的高纯氮。5.本技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机，结构简单，操作方便，整个吸附过程由可编程控制器控制，实现自动化生产。附图说明图1为本技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机的结构示意图；图2为本技术提供的柜式双层床变压吸附高纯制氮机的吸附器的纵向剖面结构示意图。附图标记说明：100-无油润滑空气压缩机；200-第一储气罐；300-冷干机；400-活性炭油过滤器；500-吸附器；501-活性氧化铝层；502-第二隔离网；503-碳分子筛；504-压紧装置；505-入口；506-上端口；507-第一隔离网；508-第三隔离网；600-第二储气罐。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。下面将参照附图和具体实施例对本技术作进一步的说明。如图1所示，一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，包括依次顺序连接的无油润滑空气压缩机100、第一储气罐200、冷干机300、活性炭油过滤器400、吸附器500和第二储气罐600，整个装置通过可编程控制器控制。吸附器500至少设置为两个并行排列，以保证能够连续供气。若设置为多个且并行排列，能够使吸附器500轮流工作，以延长吸附器500的使用寿命。如图2所示，吸附器500为双层床单级氮氧分离吸附器，包括活性氧化铝层501和碳分子筛503，活性氧化铝层501设置于第一隔离网507的上部；活性氧化铝层501与碳分子筛503之间通过第二隔离网502隔离。吸附器500的上端口506的下方设置压紧装置504，压紧装置504与碳分子筛503之间设置第三隔离网508。柜式双层床变压吸附高纯制氮机工作时，空气通过无油润滑空压机100，被压缩至0.7Mpa进入第一储气罐200，通过冷干机300进行冷却干燥后进入高效活性炭油过滤器400，最后进入双层床单级氮氧吸附器500，吸附分离后所获得的氮气进入第二储气罐600。经过净化的压缩空气由吸附器500的底部入口505进入吸附器500，通过活性氧化铝层501进一步吸附干燥，而后通过碳分子筛503时，因为空气中氧分子在碳分子筛503的微孔中的扩散，吸附速率远大于氮分子的扩散速率。所以，在设计的最佳切换时间内，氧分子在碳分子筛中富集即被吸附，氮气在气相中富集，而成为纯氮气，当吸附达到一定饱和时刻自动切换成解吸程序，PLC控制阀门使另一吸附器500进入吸附工作，从而达到连续供气。已经开始解吸的吸附器500减到0.15Mpa压力时解吸，使碳分子筛503中吸附的氧分子通过驱除再生气体而带出装置，恢复碳分子筛503的吸附能力。与此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，其特征在于，包括依次顺序连接的无油润滑空气压缩机(100)、第一储气罐(200)、冷干机(300)、活性炭油过滤器(400)、吸附器(500)和第二储气罐(600)。

【技术特征摘要】
1.一种柜式双层床变压吸附高纯制氮机，其特征在于，包括依次顺序连接的无油润滑空气压缩机(100)、第一储气罐(200)、冷干机(300)、活性炭油过滤器(400)、吸附器(500)和第二储气罐(600)。2.根据权利要求1所述的柜式双层床变压吸附高纯制氮机，其特征在于，包括两个或多个并行排列的所述吸附器(500)。3.根据权利要求1所述的柜式双层床变压吸附高纯制氮机，其特征在于，所述吸附器(500)为双层床单级氮氧分离吸附器。4.根据权利要求3所述的柜式双层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化治，张晓云，苍晓晨，张家骥，
申请(专利权)人：北京郡北科磁性科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11