两段法制取高纯度氮气的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及制氮领域，具体为一种两段法制取高纯度氮气的系统。
【背景技术】
[0002]传统变压吸附制氮系统如图1所示，通常采用两只吸附塔，经历均压，泄压，吸附、清洗等步骤完成制氮工艺。传统变压吸附制氮工艺以含氮气78%的空气为原料，以两吸附塔配置的单段变压吸附工艺制取95%?99.999%等多种纯度的氮气。制取氮气的纯度越高，吸附剂用量以及原料空气的耗量也越多，制氮装置的投资费用和运行能耗也相应增加。特别是制取高纯度氮气时，这种增加的幅度变得更大。例如，当制取纯度为99.5%的氮气时，制取INm3氮气所需的2.6?2.9Nm3空气；当制取纯度为99.9%的氮气时，制取INm 3氮气所需的空气增加到3.2?3.5Nm3。
[0003]变压吸附制氮过程中，一个完整的工作循环通常包括:吸附(产氮)，均压(降)，泄压，清洗，均压(升)，吸附(产氮)。在清洗步骤中，需引入部分清洗气(也即产品气)对吸附剂床层进行吹扫。对于各种变压吸附制氮装置，制取的产品纯度越高，则引入的清洗气量也越多。比如，制取99.5%氮气的变压吸附制氮装置需引入的清洗气为装置制氮产量的约20?30% ;当制取99.999%氮气的变压吸附制氮装置需引入的清洗气增加为装置制氮产量的约50?60%。由此可见，制氮装置所生产的纯度越高，需要的清洗气量越多，而清洗气量均通过吸附器底部接管流经消音器排向环境大气而损失掉了。因此，对于给定的分子筛吸附剂，节省或减少变压吸附制氮装置的清洗气量，即是提高变压吸附制氮装置能耗效率。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对以上问题的提出，而研究设计一种吸附剂用量及原料空气耗量少，降低清洗气用量的两段法制取高纯度氮气的系统。本发明通过采用两级变压吸附制取高纯度氮气，第一段制取的低纯度氮气为第二段吸附塔提供原料气体，第二段制取的高纯度氮气部分用作第一段吸附装置的清洗气，实现节省清洗气量，减少吸附剂的用量的目的。
[0005]本实用新型的技术手段如下:
[0006]—种两段法制取高纯度氮气的系统，其特征在于，所述制取高纯度氮气的系统包括低纯度制氮系统和高纯度制氮系统；
[0007]所述低纯度制氮系统包括吸附塔A01、吸附塔A02和低纯度氮气缓冲罐PVOl ;原料空气通过阀KVl进入吸附塔A01，吸附生产低纯度氮气；所述吸附塔AOl通过阀KV6与低纯度氮气缓冲罐PVOl连通；所述吸附塔AOl通过阀KV3向大气泄压；所述原料空气通过阀KV2进入吸附塔A02，吸附生产低纯度氮气；所述吸附塔A02通过阀KV7与低纯度氮气缓冲罐PVOl连通；所述吸附塔A02通过阀KV4向大气泄压；所述吸附塔AOl通过两并联的阀KV5和阀KV8与所述吸附塔A02连通；
[0008]所述高纯度制氮系统包括吸附塔BO1、吸附塔B02和高纯度氮气缓冲罐PV02 ;所述低纯度氮气缓冲罐PVOl通过KVll与所述吸附塔BOl连通；所述吸附塔BOl通过阀KV17和阀KV19串联与所述高纯度氮气缓冲罐PV02连通；所述低纯度氮气缓冲罐PVOl通过KV12与所述吸附塔B02连通；所述吸附塔B02通过阀KV18和阀KV19串联与所述高纯度氮气缓冲罐PV02连通；
[0009]所述吸附塔BOl通过阀KV15和阀KV16串联与所述吸附塔B02连通；
[0010]所述吸附塔BOl通过阀KV17和阀KV18串联与所述吸附塔B02连通；
[0011]所述吸附塔B02通过阀KV16、阀KV13和单向阀HVlO串联与所述吸附塔A02连通；所述吸附塔BOl通过阀KV15、阀KV13和单向阀HV9串联与所述吸附塔AOl连通；所述BOl通过阀KV20和限流孔板FL串联与所述吸附塔B02连通；
[0012]所述真空栗VPOl通过阀KV14和阀KV16串联与所述吸附塔B02连通；
[0013]所述真空栗VPOl通过阀KV14和阀KV15串联与所述吸附塔BOl连通；
[0014]所述真空栗VPOl的进口工作压力通过控制与所述真空栗VPOl并联的阀KV21的开关进行控制保护。
[0015]进一步地，所述吸附塔A01、吸附塔A02、吸附塔BOl和吸附塔B02的工作压力不低于 0.6MPa.G0
[0016]进一步地，所述真空栗VPOl将所述吸附塔B02抽真空至_25KPa?_40KPa。
[0017]更进一步地，所述低纯度氮气缓冲罐PVOl里的氮气纯度不小于97%，所述高纯度氮气缓冲罐PV02里的氮气纯度不小于99.999%。
[0018]与现有技术比较，本实用新型所述的两段法制取高纯度氮气的系统具有以下有益效果:
[0019]1、节省空气消耗量，同时降低了吸附剂用量。
[0020]2、适用于普及应用的小颗粒直径吸附剂，细小颗粒的吸附剂降低了吸附剂床层的空隙率，有利于提高吸附剂的单位产率和装置的生产效率，但是，吸附剂层的流体阻力会随着吸附剂层的厚度的增加而增加，采用两段法制取高纯度氮气可将每个吸附塔中吸附剂床层的高度降低，有利于降低吸附阻力、缩短清洗时间和减少清洗气量。
[0021]3、有利于“不采用后级催化脱氧的变压吸附制高纯氮气装置”大型化。
【附图说明】
[0022]图1为传统变压吸附制氮系统示意图；
[0023]图2为本实用新型实施例制氮系统示意图；
[0024]图3为本实用新型实施例阀门控制时序图。
【具体实施方式】
[0025]图2所示的一种两段法制取高纯度氮气的系统，适用于变压法制取高纯度氮气，所述两段法制取高纯度氮气的系统包括低纯度制氮系统和高纯度制氮系统；其中低纯度制氮系统包括吸附塔AOl、吸附塔A02和低纯度氮气缓冲罐PVOl ;原料空气通过阀KVl进入吸附塔A01，吸附生产低纯度氮气；所述吸附塔AOl通过阀KV6与低纯度氮气缓冲罐PVOl连通；所述吸附塔AOl通过阀KV3向大气泄压；所述原料空气通过阀KV2进入吸附塔A02，吸附生产低纯度氮气；所述吸附塔A02通过阀KV7与低纯度氮气缓冲罐PVOl连通；所述吸附塔A02通过阀KV4向大气泄压；所述吸附塔AOl通过两并联的阀KV5和阀KV8与所述吸附塔A02连通；
[0026]所述高纯度制氮系统包括吸附塔B01、吸附塔B02和高纯度氮气缓冲罐PV02 ;所述低纯度氮气缓冲罐PVOl通过KVll与所述吸附塔BOl连通；所述吸附塔BOl通过阀KV17和阀KV19串联与所述高纯度氮气缓冲罐PV02连通；所述低纯度氮气缓冲罐PVOl通过KV12与所述吸附塔B02连通；所述吸附塔B02通过阀KV18和阀KV19串联与所述高纯度氮气缓冲罐PV02连通；
[0027]所述吸附塔BOl通过阀KV15和阀KV16串联与所述吸附塔B02连通；
[0028]所述吸附塔BOl通过阀KV17和阀KV18串联与所述吸附塔B02连通；
[0029]所述吸附塔B02通过阀KV16、阀KV13和单向阀HVlO串联与所述吸附塔A02连通；所述吸附塔BOl通过阀KV15、阀KV13和单向阀HV9串联与所述吸附塔AOl连通；所述BOl通过阀KV20和限流孔板FL串联与所述吸附塔B02连通；
[0030]所述真空栗VPOl通过阀KV14和阀KV16串联与所述吸附塔B02连通；
[0031]所述真空栗VPOl