高纯度制氮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种制氮机，具体涉及一种高纯度的PSA(变压吸附)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。
【背景技术】
[0002]PSA(变压吸附)制氮是以干净的压缩空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，运用变压吸附原理，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。
[0003]但以往的PSA制氮机存在这以下缺陷:
[0004]1、常规的PSA制氮机制得的氮气纯度不高，无法满足高纯度的需求。
[0005]2、常规的PSA制氮机的两个吸附塔不能快速自动切换使用，制氮效率降低。
[0006]3、常规的PSA制氮机中吸附塔排气时产生的噪音较大。
[0007]4、常规的PSA制氮机中吸附塔的碳分子筛的吸附效果较差。
【发明内容】
[0008]本实用新型在于克服上述不足，提供一种能够制得高纯度氮气，制氮效率高，排气噪音小，碳分子筛的吸附效果好的高纯度制氮机。
[0009]本实用新型的目的是这样实现的:
[0010]一种高纯度制氮机，该制氮机从前到后依次为空气压缩系统、空气净化系统、变压吸附制氮系统和脱氧系统；
[0011]所述空气压缩系统中设有空压机，空压机将原料空气压缩后通过球阀控制进入空气贮罐中，原料空气中的气流从空气贮罐通入空气净化系统中；
[0012]所述空气净化系统由C级过滤器、冷冻干燥机、T级过滤器、A级过滤器和空气缓冲罐组成，C级过滤器、冷冻干燥机、T级过滤器、A级过滤器和空气缓冲罐从前到后依次串联，从而将空气压缩系统和变压吸附制氮系统连接起来；
[0013]空气缓冲罐通过柱塞阀将净化后的空气通入变压吸附制氮系统中，该变压吸附制氮系统包括两个并联设置的吸附塔A和吸附塔B，柱塞阀将压缩空气通过电磁气动控制阀一^后分出两根支管，一根支管通过电磁气动控制阀二 ￥2与吸附塔A的底部相连，另一根支管通过电磁气动控制阀三Y3与吸附塔B的底部相连，吸附塔A的底部与吸附塔B的底部之间还连有一根管路，该管路上装有电磁气动控制阀四Y4和电磁气动控制阀五Y5，所述电磁气动控制阀四Y4和电磁气动控制阀五Y5之间设置支管，该支管上设有消音器，吸附塔A和吸附塔B的顶部分别通过电磁气动控制阀六Y6和电磁气动控制阀七Y7连接在氮气储罐的进气总管上，所述电磁气动控制阀六Y6和电磁气动控制阀七Y7的进气口之间通过带针形阀的管路连接，所述氮气储罐的进气总管上还装有电磁气动控制阀八Y8和单向节流阀，氮气储罐的出气管上带有流量计；
[0014]所述消音器包括筒体，筒体的内部依次套有外消音筒、中消音筒、内消音筒，筒体的底部与电磁气动控制阀四Y4和电磁气动控制阀五￥5之间的支管固定，筒体的顶部与大气连通，其中内消音筒仅在侧壁的最上方开设网孔，中消音筒仅在侧壁的最下方开设网孔，夕卜消音筒在其顶部开设网孔，所述外消音筒的顶部与筒体顶部之间留有间隙，外消音筒的外壁与筒体内壁之间留有间隙并填充有棕垫；
[0015]所述吸附塔A和吸附塔B中设置有上、下两个碳分子筛，分别为上层碳分子筛和下层碳分子筛，上层碳分子筛和下层碳分子筛的表面均开设有微孔孔穴，孔穴的直径均大于氧分子的直径而小于氮分子的直径，其中上层碳分子筛的表面孔穴为均匀布置的菱形孔，菱形孔的直径大小相同，下层碳分子筛由两层碳分子筛组成，两层碳分子筛之间还布有不锈钢丝，所述下层碳分子筛的表面孔穴为均匀布置的圆形孔，其中靠近下层碳分子筛中心的圆形孔直径最小，靠近下层碳分子筛边缘的圆形孔的直径最大，圆形孔的直径从内向外变大，同一圆周上的圆形孔的直径相同，下层碳分子筛的两层碳分子筛重合布置；
[0016]所述脱氧系统包括换热器、预加热器、反应塔、冷却器和干燥塔，氮气储罐的出气管与换热器的进气口相连，换热器的出气口与预加热器的进气口相连，预加热器的出气口与相互并联的两个反应塔连接，反应塔通过回流管与换热器的进液口连接，换热器的出液口连在冷却器上，冷却器与相互并联的两个干燥塔连接。
[0017]本实用新型高纯度制氮机具有以下优点:
[0018]1、这种高纯度制氮机制得的氮气纯度较高，纯度可达99.9995%，满足了高纯度的需求。
[0019]2、这种高纯度制氮机的两个吸附塔能快速自动切换使用，制氮效率较高。
[0020]3、这种高纯度制氮机中吸附塔排气管上装有优化设计的消音器，产生的噪音较小。
[0021]4、这种高纯度制氮机中吸附塔内碳分子筛的结构做出调整，使得碳分子筛的吸附效果提尚。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型高纯度制氮机的结构示意图。
[0023]图2为图1中空气压缩系统和空气净化系统的结构示意图。
[0024]图3为图1中变压吸附制氮系统的结构示意图。
[0025]图4为图3中吸附塔A的内部结构示意图。
[0026]图5为图3中吸附塔B的内部结构示意图。
[0027]图6为图4中上层碳分子筛的表面结构示意图。
[0028]图7为图4中下层碳分子筛的表面结构示意图。
[0029]图8为图3中消音器的结构示意图。
[0030]图9为图1中脱氧系统的结构不意图。
[0031]其中:空气压缩系统1、空压机2、球阀3、空气贮罐4、空气净化系统5、C级过滤器6、冷冻干燥机7、T级过滤器8、A级过滤器9、空气缓冲罐10、柱塞阀11、变压吸附制氮系统12、吸附塔A13、上层碳分子筛13.1、下层碳分子筛13.2、吸附塔B14、上层碳分子筛14.1、下层碳分子筛14.2、消音器15、筒体15.1、外消音筒15.2、中消音筒15.3、内消音筒15.4、棕垫15.5、针形阀16、单向节流阀17、氮气储罐18、流量计19、脱氧系统20、换热器21、预加热器22、反应塔23、冷却器24、干燥塔25、电磁气动控制阀一 Y1、电磁气动控制阀二 Y2、电磁气动控制阀三Y3、电磁气动控制阀四Y4、电磁气动控制阀五Y5、电磁气动控制阀六Y6、电磁气动控制阀七Y7、电磁气动控制阀八Ys。
【具体实施方式】
[0032]参见图1至图9，本实用新型涉及一种高纯度制氮机，该制氮机从前到后依次为空气压缩系统1、空气净化系统5、变压吸附制氮系统12和脱氧系统20，所述空气压缩系统I中设有空压机I，空压机I将原料空气压缩后通过球阀2控制进入空气贮罐3中，原料空气中的大部分油、液态水、灰尘附着于容器壁后留到罐底并定期用排污阀排出，一部分气流从空气贮罐通入空气净化系统5中。
[0033]所述空气净化系统5由C级过滤器6、冷冻干燥机7、T级过滤器8、A级过滤器9和空气缓冲罐10组成，C级过滤器6、冷冻干燥机7、T级过滤器8、A级过滤器9和空气缓冲罐10从前到后依次串联，从而将空气压缩系统I和变压吸附制氮系统12连接起来，空气净化系统5通过冷冻除湿以及过滤器由粗到精地将压缩空气中的液态水、油及尘埃过滤干净，使压缩空气的压力露点降到2?10°C，含油量降至0.001??111，尘埃过滤到0.0111111，并存放到空气缓冲罐10中，保证了原料气的洁净。
[0034]空气缓冲罐10通过柱塞阀11将净化后的空气通入变压吸附制氮系统12中，该变压吸附制氮系统12主要由两个并联设置的吸附塔A13和吸附塔B14组成，柱塞阀11将压缩空气通过电磁气动控制阀一 ^后分出两根支管，一根支管通过电磁气动控制阀二 Y2与吸附塔A13的底部相连，另一根支管通过电磁气动控制阀三Y3与吸附塔B14的底部相连，吸附塔A13的底部与吸附塔B14的底部之间还连有一根管路，该管路上装有电磁气动控制阀四Y4和电磁气动控制阀五Ys，所述电磁气动控制阀四Y4和电磁气动控制阀五￥5之间设置支管，该支管上设有消音器15，吸附塔A13和吸附塔B14的顶部分别通过电磁气动控制阀六Y6和电磁气动控制阀七Y7连接在氮气储罐18的进气总管上，所述电磁气动控制阀六Y6和电磁气动控制阀七Y7的进气口之间通过带针形阀16的管路连接，所述氮气储罐18的进气总管上还装有电磁气动控制阀八Ys和单向节流阀17，氮气储罐18的出气管上带有流量计19。
[0035]其中消音器15包括筒体15.1，筒体15.1的内部依次套有外消音筒15.2、中消音筒15.3、内消音筒15.4，筒体15.1的底部与电磁气动控制阀四Y4和电磁气动控制阀五￥5之间的支管固定，筒体15.1的顶部与大气连通，其中内消音筒15.4仅在侧壁的最上方开设网孔，中消音筒15.3仅在侧壁的最下方开设网孔，外消音筒15.2在其顶部开设网孔，所述外消音筒15.2的顶部与筒体15.1顶部之间留有间隙，外消音筒15.2的外壁与筒体15.1内壁之间留有间隙并填充有棕垫15.5。当吸附塔将剩余氧气彻底从吸附塔释放到空气中时(即解吸)，气体从内筒体15.1底部进入，并从内消音筒15.4侧壁最上方的网孔中进入中消音筒15.3，再从中消音筒15.3侧壁最下方的网孔中进入外消音筒15.2，最后从外消音筒15.2顶部网孔进入筒体15.1顶部再排到大气中。
[0036]所述吸附塔A13和吸附塔B14的吸附压力为0.7?0.8MPa，吸附塔A13和吸附塔B14中设置有上、下两个碳分子筛，分别为上层碳分子筛13.1 ;14.1和下层碳分子筛13.2;14.2，上层碳分子筛13.1; 14.1和下层碳分子筛13.2; 14.2的表面均开设有微孔孔穴，孔穴的直径均大于氧分子的直径而小于氮分子的直径，其中上层碳分子筛13.1; 14.1的表面孔穴为均匀布置的菱形孔，菱形孔的直径大小相同，下层碳分子筛13.2; 14.2由两层碳分子筛组成，两层碳分子筛之间还布有不锈钢丝，所述下层碳分子筛13.2; 14.2的表面孔穴为均匀布置的圆形孔，其中靠近下层碳分子筛中心的圆形孔直径最小，靠近下层碳分子筛边缘的圆形孔的直径最大，圆形孔的直径从内向外变大，同一圆周上的圆形孔的直径相同，下层碳分子筛13.2; 14.2的两层碳分子筛重合布置。
[0037]吸附塔内的碳分子筛是由硬煤磨细后，经一