结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统技术方案

本实用新型专利技术公开了结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，包括依次连通的空气导入净化装置、变压吸附装置和氮气纯化装置，还包括与上述三个装置均电性连接的PLC控制单元，PLC控制单元控制三个装置的运转；所述氮气纯化装置包括轮流交替工作的两个纯化反应筒，两个纯化反应筒均与氢气储气瓶连接，PLC控制单元控制氢气储气瓶的供气通断，纯化反应筒内设有用于吸附二氧化碳及水分的沸石分子筛和活性氧化铝，纯化反应筒内还设有用于除脱氧气、氢气与一氧化碳的镍催化剂或锰催化剂，两个纯化反应筒均能被加热，纯化反应筒上设有高纯氮气出口；采用本系统生产5N、6N或7N的氮气时，其生产容量不受限制，设备建置时间较快，经济效益好。经济效益好。经济效益好。

【技术实现步骤摘要】
结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统


[0001]本技术属于氮气生产设备
，尤其涉及一种结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统。

技术介绍

[0002]随着国内的经济发展, 各种气体技术在产业制程的应用也不断进步，对高纯气体的需求也就日益增长, 特别是电动车辆与5G产业的逐步热络，其对应的光电、半导体和电池材料等产业对气体纯化技术的需求更为显著，对于制程所需高纯氮需求日益增加。
[0003]目前产业界制备高纯氮气的方法都是利用深冷空分技术取得99.9995% 氮气，再经过脱氧剂处理,取得高纯氮气；此种技术必须同时采用空分设备与纯化器才能达到功能，因此产能必须相当大型，才较能符合经济效益。而且氮气纯化技术种采用的纯化器都是搭配空分设备的氮气，主要用于生产7N (99.99999%) 或者9N (99.9999999%) 的高纯氮。对于上述的光电、半导体和电池材料等领域，制造企业实际只需要5N (99.999%)、6N (99.9999%)或7N (99.99999%)的氮气纯度，利用现有设备制氮无论是产能还是纯度上，都无法匹配这些领域的需求，因此亟需有新的工艺与产品符合此种需求。

技术实现思路

[0004]针对上述问题和技术需求，本技术提供一种结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，不需要搭配或使用空分设备提供氮气，采用本系统生产5N、6N或7N的氮气时，其生产容量不受限制，设备建置时间较快，经济效益好。
[0005]本技术的技术方案如下：结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，包括依次连通的空气导入净化装置、变压吸附装置和氮气纯化装置，还包括与上述三个装置均电性连接的PLC控制单元，PLC控制单元控制三个装置的运转；所述氮气纯化装置包括轮流交替工作的两个纯化反应筒，两个纯化反应筒均与氢气储气瓶连接，PLC控制单元控制氢气储气瓶的供气通断，所述纯化反应筒内设有用于吸附二氧化碳及水分的沸石分子筛和活性氧化铝，纯化反应筒内还设有用于除脱氧气、氢气与一氧化碳的镍催化剂或锰催化剂，两个纯化反应筒均能被加热，纯化反应筒上设有高纯氮气出口。
[0006]空气经过空压机压缩后，经过冷过滤器除尘除油后进入变压吸附装置，变压吸附装置吸附脱除空气中的大部分氧气，此时制取的氮气纯度在95%
‑
99.9%范围内，氮气纯化装置就安装在变压吸附装置末端，对初步提纯的氮气进行进一步的纯化，利用两个纯化反应筒交替轮流工作，以保证氮气的稳定产出；经过进一步纯化后输出的氮气纯度可达到5N (99.999%)、6N (99.9999%)或7N (99.99999%)，能够满足企业的需求。
[0007]进一步的，所述空气导入净化装置包括空压机和冷过滤器，其中空压机为无油润滑空压机。采用无油润滑空压机能够避免压缩空气中含油量高，降低后道过滤流程的过滤压力。
[0008]进一步的，所述变压吸附装置包括空气缓冲罐、吸附塔一、吸附塔二、氮气缓冲罐
和排气机构，空气导入净化装置通过空气缓冲罐分别与吸附塔一及吸附塔二连通，两个吸附塔内设有碳分子筛，吸附塔一和吸附塔二的顶端通过管道与氮气缓冲罐连通，吸附塔一和吸附塔二之间通过均压阀连接，吸附塔一和吸附塔二轮流交替工作。压缩空气进入吸附塔中，塔内压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气则通过顶部管道排入氮气缓冲罐内，一个吸附塔在工作一段时间后，需要将吸附的氧分子排出后才能再次工作，因此设置吸附塔一和吸附塔二交替工作，一个在吸附工作时，另一个进行降压排气，这样有利于氮气的稳定产出，两个吸附塔之间的均压阀在中间两塔切换时对两塔进行均压，使两塔的切换操作能一直循环进行下去。
[0009]进一步的，所述排气机构包括排气管和真空泵，吸附塔一和吸附塔二的下端均设有排气管，排气管连通真空泵，真空泵通过排气管将塔内的废气抽吸排空。
[0010]进一步的，所述排气机构还包括消音器，消音器设置在排气管和真空泵的连接处，用于减少排气噪音。
[0011]进一步的，所述吸附塔一和吸附塔二的顶部还设有与氮气缓冲罐连通的反吹阀，反吹阀使用氮气对吸附塔内吹扫，其吹扫工作与真空泵抽吸工作同时进行。
[0012]使用真空泵有利于快速抽吸出塔内的氧气，消音器有利于减少抽吸过程中的遭遇，在真空泵抽吸的同时，吸附塔顶部使用氮气反吹能够尽快把塔内氧气吹出吸附塔，促进氧气排空，加快工作效率。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术在变压吸附装置末端设置了氮气纯化装置，将变压吸附装置制得的纯度为95%
‑
99.9%纯度的氮气进行进一步的提纯，提纯后的氮气浓度达到5N (99.999%)、6N(99.9999%)或7N (99.99999%)，与半导体、电池材料及光电领域的生产需求相匹配；其中采用了两个纯化反应筒交替轮流工作，当一个纯化反应筒处于纯化反应中时，另一个纯化反应筒利用氢气与加热进行再生，这样既能够保证气体的纯度，也能够使进一步提纯的氮气稳定产出，本系统的机组制氮产气量范围为50
‑
1000 NM3/hr，产能可调范围很大，完全满足产能可调的要求，具有较高的实用性和经济性。
附图说明
[0014]图1 为本技术结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统的设备布置示意图；
[0015]图中标记为：空气导入净化装置1、空压机11、冷过滤器12、变压吸附装置2、空气缓冲罐21、吸附塔一22、吸附塔二23、氮气缓冲罐24、排气机构25、排气管251、真空泵252、消音器253、均压阀26、反吹阀27、氮气纯化装置3、纯化反应筒一31、纯化反应筒二32、氢气储气瓶33、PLC控制单元4。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本技术做进一步的描述。
[0017]如图1所示为本技术结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，包括依次连通的空气导入净化装置1、变压吸附装置2和氮气纯化装置3，还包括与上述三个装置均电性连接的PLC控制单元4，PLC控制单元4控制三个装置的运转。
[0018]所述空气导入净化装置1包括空压机11和冷过滤器12，其中空压机11优选为无油
(99.99999%)，能够满足企业的需求，此外，本系统的机组制氮产气量范围为50
‑
1000 NM3/hr，产能可调范围很大，完全满足产能可调的要求，具有较高的实用性和经济性。
[0026]以上所述，仅为本技术较佳的几个实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本技术的保护范围内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，其特征在于：包括依次连通的空气导入净化装置、变压吸附装置和氮气纯化装置，还包括与上述三个装置均电性连接的PLC控制单元，PLC控制单元控制三个装置的运转；所述氮气纯化装置包括轮流交替工作的两个纯化反应筒，两个纯化反应筒均与氢气储气瓶连接，PLC控制单元控制氢气储气瓶的供气通断，所述纯化反应筒内设有用于吸附二氧化碳及水分的沸石分子筛和活性氧化铝，纯化反应筒内还设有用于除脱氧气、氢气与一氧化碳的镍催化剂或锰催化剂，两个纯化反应筒均能被加热，纯化反应筒上设有高纯氮气出口。2.根据权利要求1所述的结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，其特征在于：所述空气导入净化装置包括空压机和冷过滤器，其中空压机为无油润滑空压机。3.根据权利要求1所述的结合氮气纯化器的变压吸附制氮系统，其特征在于：所述变压吸附装置包括空气缓冲罐、吸附塔一、吸附塔二、氮气缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑耀宗，陈胜军，
申请(专利权)人：苏州班顺工业气体设备有限公司，
类型：新型
国别省市：