一种制取氮气的分离器及系统的制作方法

本实用新型属于制取氮气技术领域，具体涉及一种制取氮气的分离器及系统。

背景技术：

现有的制取氮气装置一般采用优质碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理，直接从压缩空气中获取氮气；在一定压力下，动力效应的原因，氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，短时间内，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相富集，达到氧氮分离。但现有的分离器碳分子筛层对氧的吸附容量随压力的变化有明显差异，使得制取氮气效率不高；碳分子筛层的使用率也低；同时由于压力的影响，也将严重影响到系统的工作效率。

基于上述制取氮气的分离器中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种制取氮气的分离器及系统，旨在解决现有分离器分离效率低下的问题。

本实用新型提供一种制取氮气的分离器，包括腔体、进气道、出气道以及碳分子筛层；进气道设置于分离器底部；出气道设置于分离器顶端；碳分子筛层包括第一碳分子筛层；第一碳分子筛层呈折叠式设置于分离器的腔体内。

进一步地，碳分子筛层包括第二碳分子筛层；第二碳分子筛层呈平板状设置于第一碳分子筛层与出气道之间。

进一步地，碳分子筛层包括第三碳分子筛层；第三碳分子筛层呈平板状设置于第一碳分子筛层与进气道之间。

进一步地，第一碳分子筛层包括多个折叠层；各个折叠层沿分离器底部向分离器顶端折叠延伸；每个折叠层碳分子筛密度沿分离器腔体高度升高而变小。

进一步地，第一碳分子筛层还包括第一折叠层、第二折叠层、第三折叠层以及第四折叠层；第一折叠层、第二折叠层、第三折叠层以及第四折叠层依次沿分离器腔体底部向顶部倾斜折叠向上，且第一折叠层和第二折叠层之间的夹角大于第三折叠层和第四折叠层之间的夹角。

进一步地，还包括储气腔，储气腔设置于出气道与腔体之间，出气道设置于储气腔中心位置。

进一步地，还包括感温包，感温包设置于储气腔侧壁上。

进一步地，还包括有泄压阀，泄压阀设置于腔体中部。

本实用新型还提供一种制取氮气的系统，包括依次连接的空气压缩机、过滤器、干燥器、分离器以及空气存储器；分离器为上述所述的分离器。

进一步地，分离器包括第一分离器和第二分离器；第一分离器和第二分离器并列设置。

通过采用上述技术方案，能够有效提高分离器碳分子层分离效果，同时提高制取氮气的生产效率；并且能够简化分离器设备、防止腔体内压力不均匀；体积较小，拆卸维修方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图 1 为本实用新型制取氮气的分离器的结构示意图；

图2为本实用新型制取氮气的系统流程图。

图中：1、空气压缩机；2、过滤器；3、干燥器；4、空气存储器；5、第一分离器；51、进气道；52、第三碳分子筛层；53、第一碳分子筛层；54、第二碳分子筛层；55、出气道；56、储气腔；6、第二分离器；7、第三控制阀；8、第四控制阀；9、第五控制阀；10、第六控制阀；11、第一控制阀；12、第二控制阀；13、稳压器；14、氮气存储器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型还提供一种制取氮气的分离器，其中，分离器包括有腔体、进气道51、出气道52以及碳分子筛层；进气道51设置于分离器底部，且沿分离器底部侧边延伸出一段，便于缓冲气体进入以及连接；出气道52设置于分离器顶端，分离器位于腔体和出气道55之间设有储气腔56，其主要用于贮存分解的氮气，同时能有稳定腔体压力的作用，出气道51设置于储气腔56中心位置；其中，还包括感温包，感温包设置于储气腔56的侧壁上，用于检测储气腔56内的温度，便于判断压力；碳分子筛层包括第一碳分子筛层；第一碳分子筛层呈折叠式设置于分离器的腔体内，这样有利于改善碳分子层表面扩散效率，提高碳分子筛制取氮气的生产效率。

优选地，碳分子筛层包括第二碳分子筛层和第三碳分子筛层，第二碳分子筛层呈平板状设置于第一碳分子筛层与出气道之间，主要是进一步处理分解出的气体，以提高氮气的纯度，平板状设置主要是扩大过滤吸附面积；第三碳分子筛层呈平板状设置于第一碳分子筛层与进气道之间，主要是预处理待分解的气体，以便于改善分离效果。

优选地，第一碳分子筛层包括多个折叠层；各个折叠层沿分离器底部向分离器顶端折叠延伸；每个折叠层碳分子筛密度沿分离器腔体高度升高而变小，在腔体底部的气体浓度相对要大，这样设置可以有效提高分解效果。

优选地，第一碳分子筛层包括第一折叠层、第二折叠层、第三折叠层以及第四折叠层；第一折叠层、第二折叠层、第三折叠层以及第四折叠层依次沿分离器腔体底部向顶部倾斜折叠向上，且第一折叠层和第二折叠层之间的夹角大于第三折叠层和第四折叠层之间的夹角；这样设置主要是由于第一折叠层和第二折叠层待分解的气体浓度要比分解后的浓度高，这样能有合理安排各个区域的气体浓度以及压力关系。

优选地，结合上述方案，本实用新型还包括有泄压阀，泄压阀设置于腔体中部，用于排泄泄压，当该装置维修或清洗时，可以排掉腔体内的剩余气体。

如图 2所示，结合上述所述的分离器，本实用新型提供一种制取氮气的装置，包括依次连接的空气压缩机1、过滤器2、干燥器3、空气存储器4以及上述分离器；过滤器2包括液体过滤和粉尘过滤，主要是初步过滤初步空气中掺杂的液体以及粉尘颗粒，避免后续工序中影响吸附提纯；其中还包括稳压器13和压力传感器；进一步地，压力传感器分别设置于分离器内壁以及稳压器13内壁，用于检测稳压器13和分离器的压力值；稳压器13与分离器通过第一回路联通；第一回路上还设有第二回路；第一回路设有第一控制阀11；第二回路设有第二控制阀12；压力传感器分别设置于分离器和第一回路上；分离器包括第一分离器5和第二分离器6，第一分离器5和第二分离器6分别设有碳分子筛层，碳分子筛层对空气中的氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面上的扩散速率不同，通过将直径较小的气体分子（氧气）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔从而将两种气体分离；第一分离器5和第二分离器6并列设置，并通过第三回路和第四回路联通；第一回路和第二回路以及第三回路联通；通过采用上述方案，能够在分离器以及制取氮气的流路中压力不稳定情况下，通过启动第二回路中的控制阀12，使稳压器13中的氮气回流，起到稳压的作用；当分离器以及稳压器中的压力变化值较小的情况，第一回路上的第一控制阀11处于半打开状态，同样能有起到均压的作用。

优选地，还包括氮气存储器14，氮气存储器14与分离器联通，主要用于存储氮气；同时氮气存储器14还可以与稳压器13联通，主要是进一步保持稳压器13中的氮气充足。

优选地，如图2所示，本实用新型还包括第三控制阀7、第四控制阀8、第五控制阀9以及第六控制阀10；第三控制阀7设置于第三回路上，用于制取氮气时控制第一分离器5的启闭；第四控制阀8设置于第四回路上，用于制取氮气时控制第二分离器6的启闭；第五控制阀9与第六控制阀10分别设置于第一分离器5和第二分离器6的出气口；第三控制阀7与第五控制阀9联动，主要用于调制第一分离器5制取氮气以及调压；第四控制阀8与第五控制阀10联动，主要用于调制第二分离器6以及调压。

通过采用上述技术方案，能够有效提高分离器碳分子层分离效果，同时提高制取氮气的生产效率；并且能够简化分离器设备、防止腔体内压力不均匀；体积较小，拆卸维修方便。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。