制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變壓吸附及純化系統(tǒng)，具體涉及一種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]PSA(變壓吸附)制氮是以干凈的壓縮空氣為原料，以碳分子篩為吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，使充滿微孔的碳分子篩對(duì)氣體分子有選擇性的吸附來(lái)獲得氮?dú)獾男滦椭频夹g(shù)。
[0003]但以往的制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)存在這以下缺陷:
[0004]1、常規(guī)制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)的兩個(gè)吸附塔不能快速自動(dòng)切換使用，制氮效率降低。
[0005]2、常規(guī)制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)中吸附塔排氣時(shí)產(chǎn)生的噪音較大。
[0006]3、常規(guī)制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)中吸附塔的碳分子篩的吸附效果較差。
[0007]4、常規(guī)的制氮機(jī)制得的氮?dú)饧兌炔桓?，無(wú)法滿足高純度的需求(例如純度為99.9995% 的氮?dú)?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型在于克服上述不足，提供一種制氮效率高，排氣噪音小，碳分子篩的吸附效果好，提高了氮?dú)饧兌鹊闹频獧C(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)。
[0009]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]—種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)，包括首尾相連的變壓吸附系統(tǒng)和純化系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)包括兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的吸附塔A和吸附塔B，柱塞閥將壓縮空氣通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥一 ^后分出兩根支管，一根支管通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥二 ￥2與吸附塔A的底部相連，另一根支管通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥三Y3與吸附塔B的底部相連，吸附塔A的底部與吸附塔B的底部之間還連有一根管路，該管路上裝有電磁氣動(dòng)控制閥四Y4和電磁氣動(dòng)控制閥五￥5，所述電磁氣動(dòng)控制閥四Y4和電磁氣動(dòng)控制閥五Y5之間設(shè)置支管，該支管上設(shè)有消音器，吸附塔A和吸附塔B的頂部分別通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥六Y6和電磁氣動(dòng)控制閥七Y7連接在氮?dú)鈨?chǔ)罐的進(jìn)氣總管上，所述電磁氣動(dòng)控制閥六Y6和電磁氣動(dòng)控制閥七Y7的進(jìn)氣口之間通過(guò)帶針形閥的管路連接，所述氮?dú)鈨?chǔ)罐的進(jìn)氣總管上還裝有電磁氣動(dòng)控制閥八Y8和單向節(jié)流閥，氮?dú)鈨?chǔ)罐的出氣管上帶有流量計(jì)；
[0011]所述消音器包括筒體，筒體的內(nèi)部依次套有外消音筒、中消音筒、內(nèi)消音筒，筒體的底部與電磁氣動(dòng)控制閥四Y4和電磁氣動(dòng)控制閥五￥5之間的支管固定，筒體的頂部與大氣連通，其中內(nèi)消音筒僅在側(cè)壁的最上方開(kāi)設(shè)網(wǎng)孔，中消音筒僅在側(cè)壁的最下方開(kāi)設(shè)網(wǎng)孔，夕卜消音筒在其頂部開(kāi)設(shè)網(wǎng)孔，所述外消音筒的頂部與筒體頂部之間留有間隙，外消音筒的外壁與筒體內(nèi)壁之間留有間隙并填充有棕墊；
[0012]所述吸附塔A和吸附塔B中設(shè)置有上、下兩個(gè)碳分子篩，分別為上層碳分子篩和下層碳分子篩，上層碳分子篩和下層碳分子篩的表面均開(kāi)設(shè)有微孔孔穴，孔穴的直徑均大于氧分子的直徑而小于氮分子的直徑，其中上層碳分子篩的表面孔穴為均勻布置的菱形孔，菱形孔的直徑大小相同，下層碳分子篩由兩層碳分子篩組成，兩層碳分子篩之間還布有不銹鋼絲，所述下層碳分子篩的表面孔穴為均勻布置的圓形孔，其中靠近下層碳分子篩中心的圓形孔直徑最小，靠近下層碳分子篩邊緣的圓形孔的直徑最大，圓形孔的直徑從內(nèi)向外變大，同一圓周上的圓形孔的直徑相同，下層碳分子篩的兩層碳分子篩重合布置。
[0013]所述純化系統(tǒng)包括換熱器、預(yù)加熱器、反應(yīng)塔、冷卻器和干燥塔，換熱器的進(jìn)氣口與普氮管相連，換熱器的出氣口與預(yù)加熱器的進(jìn)氣口相連，預(yù)加熱器的出氣口分別連在相互并聯(lián)的兩個(gè)反應(yīng)塔頂部，反應(yīng)塔上還接有加料管和出料管，反應(yīng)塔通過(guò)回流管與換熱器的進(jìn)液口連接，換熱器的出液口連在冷卻器上，冷卻器的出氣口分別連在相互并聯(lián)的兩個(gè)干燥塔的底部，干燥塔的出氣口上接有純氮管。
[0014]本實(shí)用新型制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、這種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)的兩個(gè)吸附塔能快速自動(dòng)切換使用，制氮效率較高。
[0016]2、這種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)中吸附塔排氣管上裝有優(yōu)化設(shè)計(jì)的消音器，產(chǎn)生的噪音較小。
[0017]3、這種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)中吸附塔內(nèi)碳分子篩的結(jié)構(gòu)做出調(diào)整，使得碳分子篩的吸附效果提高。
[0018]4、這種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)制得的氮?dú)饧兌容^高，純度可達(dá)99.9995%，滿足了高純度的需求，可靠性好，含氧量任何時(shí)候都能控制在5PPm以下。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本實(shí)用新型制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)中變壓吸附系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0021 ]圖3為圖2中吸附塔A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為圖2中吸附塔B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為圖3中上層碳分子篩的表面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為圖3中下層碳分子篩的表面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7為圖2中消音器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖8為本實(shí)用新型制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)中純化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]其中:吸附塔Al、上層碳分子篩1.1、下層碳分子篩1.2、吸附塔B2、上層碳分子篩2.1、下層碳分子篩2.2、消音器3、筒體3.1、外消音筒3.2、中消音筒3.3、內(nèi)消音筒3.4、棕墊
3.5、針形閥4、單向節(jié)流閥5、氮?dú)鈨?chǔ)罐6、流量計(jì)7、換熱器8、普氮管9、預(yù)加熱器10、反應(yīng)塔
11、加料管12、出料管13、回流管14、冷卻器15、干燥塔16、純氮管17、電磁氣動(dòng)控制閥+Y1、電磁氣動(dòng)控制閥二 Y2、電磁氣動(dòng)控制閥三Y3、電磁氣動(dòng)控制閥四Y4、電磁氣動(dòng)控制閥五Y 5、電磁氣動(dòng)控制閥六Y6、電磁氣動(dòng)控制閥七Y7、電磁氣動(dòng)控制閥八Ys。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參見(jiàn)圖1至圖8，本實(shí)用新型涉及一種制氮機(jī)的變壓吸附及純化系統(tǒng)，包括首尾相連的變壓吸附系統(tǒng)和純化系統(tǒng)，該變壓吸附系統(tǒng)包括兩個(gè)并聯(lián)設(shè)置的吸附塔Al和吸附塔B2，柱塞閥將壓縮空氣通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥一Yi后分出兩根支管，一根支管通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥二 ￥2與吸附塔Al的底部相連，另一根支管通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥三Y3與吸附塔B2的底部相連，吸附塔Al的底部與吸附塔B2的底部之間還連有一根管路，該管路上裝有電磁氣動(dòng)控制閥四Y4和電磁氣動(dòng)控制閥五Y5，所述電磁氣動(dòng)控制閥四Y4和電磁氣動(dòng)控制閥五Y5之間設(shè)置支管，該支管上設(shè)有消音器3，吸附塔Al和吸附塔B2的頂部分別通過(guò)電磁氣動(dòng)控制閥六Y6和電磁氣動(dòng)控制閥七Y7連接在氮?dú)鈨?chǔ)罐6的進(jìn)氣總管上，所述電磁氣動(dòng)控制閥六Y6和電磁氣動(dòng)控制閥七Y7的進(jìn)氣口之間通過(guò)帶針形閥4的管路連接，所述氮?dú)鈨?chǔ)罐6的進(jìn)氣總管上還裝有電磁氣動(dòng)控制閥八Ys和單向節(jié)流閥5，氮?dú)鈨?chǔ)罐6的出氣管(普氮管9 )上帶有流量計(jì)7。
[0029]其中消音器3包括筒體3.1，筒體3.1的內(nèi)部依次套有外消音筒3.2、中消音筒3.3、內(nèi)消音筒3.4，筒體3.1的底部與電磁氣動(dòng)控制閥四Y4和電磁氣動(dòng)控制閥五Y5之間的支管固定，筒體3.1的頂部與大氣連通，其中內(nèi)消音筒3.4僅在側(cè)壁的最上方開(kāi)設(shè)網(wǎng)孔，中消音筒3.3僅在側(cè)壁的最下方開(kāi)設(shè)網(wǎng)孔，外消音筒3.2在其頂部開(kāi)設(shè)網(wǎng)孔，所述外消音筒3.2的頂部與筒體3.1頂部之間留有間隙，外消音筒3.2的外壁與筒體3.1內(nèi)壁之間留有間隙并填充有棕墊3.5。當(dāng)吸附塔將剩余氧氣徹底從吸附塔釋放到空氣中時(shí)(即解吸)，氣體從內(nèi)筒體3.1底部進(jìn)入，并從內(nèi)消音筒3.4側(cè)壁最上方的網(wǎng)孔中進(jìn)入中消音筒3.3，再?gòu)闹邢敉?.3側(cè)壁最下方的網(wǎng)孔中進(jìn)入外消音筒3.2，最后從外消音筒3.2頂部網(wǎng)孔進(jìn)入筒體3.1頂部再排到大氣中。
[0030]所述吸附塔Al和吸附塔B2的吸附壓力為0.7?0.8MPa，吸附塔Al和吸附塔B2中設(shè)置有上、下兩個(gè)碳分子篩，分別為上層碳分子篩1.1; 2.1和下層碳分子篩1.2; 2.2，上層碳分子篩1.1; 2.1和下層碳分子篩1.2; 2.2的表面均開(kāi)設(shè)有微孔孔穴，孔穴的直徑均大于氧分子的直徑而小于氮分子的直徑，其中上層碳分子篩1.1 ;2.1的表面孔穴為均勻布置的菱形孔，菱形孔的直徑大小相同，下層碳分子篩1.2; 2.2由兩層碳分子篩組成，兩層碳分子篩之間還布有不銹鋼絲，所述下層碳分子篩1.2;2.2的表面孔穴為均勻布置的圓形孔，其中靠近下層碳分子篩中心的圓形孔直徑最小，靠近下層碳分子篩邊緣的圓形孔的直徑最大，圓形孔的直徑從內(nèi)向外變大，同一圓周上的圓形孔的直徑相同，下層碳分子篩1.2;2.2的兩層碳分子篩重合布置。
[0031]吸附塔內(nèi)的碳分子篩是由硬煤磨細(xì)后，經(jīng)一系列加工成型燒結(jié)所得，經(jīng)活化成型后的碳分子篩的晶粒體分布著無(wú)數(shù)微孔孔穴，孔穴直徑控制在氧分子直徑與氮分子直徑之間(注:氧分子直徑小于氮分子直徑)。對(duì)于小于孔穴直徑的氣體分子能進(jìn)入孔穴內(nèi)，把大于孔穴的分子擋在孔外，起著