节能制氮机的制作方法

本实用新型涉及一种制氮系统，特别涉及一种节能制氮机。

背景技术：

制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气制取设备。制氮机以优质进口碳分子筛为吸附剂，采用常温下变压吸附原理分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氧氮分离，获得所需高纯度的氮气。

在高纯制氮机的运行过程中，反吹气量占输出气量的很大一部分，其中的反吹初期，吸附塔中氧气浓度较高，反吹的氮气只不过进入中和了一下然后再排出，氮气利用率较低，而在反吹后期才需要用高纯度的氮气进行中和，整个过程的反吹气量可达到总气量的15%-35%，资源浪费较大。

技术实现要素：

本实用新型提供一种节能制氮机，其具有减少氮气反吹量的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种节能制氮机，包括空气贮罐、第一吸附塔、第二吸附塔、氮气贮罐，空气贮罐和氮气贮罐均通过管道及阀门分别连接第一吸附塔、第二吸附塔的进气端、出气端，第一吸附塔的进气端与第二吸附塔的进气端之间连接有第四阀门、第五阀门，第一吸附塔的出气端与第二吸附塔的出气端之间连接有第九阀门、第十阀门，氮气贮罐连于第九阀门与第十阀门之间，所述第四阀门与第五阀门之间设有尾气检测口，尾气检测口处设有氧浓度测定仪，氮气贮罐连于第九阀门与第十阀门之间的管路上设有第一气动阀，空气贮罐与第一气动阀连接，且连接管路上设有第二气动阀。

通过采用上述技术方案，当设备（比如第二吸附塔）开始再生时，第二气动阀打开、第一气动阀关闭，空气贮罐内的压缩空气进入经过第十阀门对第二吸附塔吹扫；当尾气检测口检测到的氧浓度达到一定数值时，关闭第二气动阀、打开第一气动阀，用氮气贮罐内的高纯度氮气吹扫设备。由于不是全程用氮气贮罐内的高纯度氮气进行反吹，所以减少了氮气反吹量，节省了大量高纯度氮气。

优选的，所述第一气动阀与氮气贮罐之间设有第一流量控制阀。

通过采用上述技术方案，可配合尾气检测口检测到的氧浓度判断出吸附塔中再生气的氮气利用率，并通过第一流量控制阀来调节氮气贮罐反吹氮气的流量，从而达到节省氮气贮罐中高纯度氮气的目的。

优选的，所述第二气动阀与空气贮罐之间设有第二流量控制阀。

通过采用上述技术方案，可配合尾气检测口检测到的氧浓度判断出吸附塔中再生气的氮气利用率，并通过第二流量控制阀来调节空气贮罐反吹空气的流量，从而达到节省空气贮罐中的压缩空气的目的。

优选的，所述空气贮罐的出气端连接有第一阀门，第一阀门后的管路分出两路，一路连接并联的第二阀门、第三阀门，第二阀门连于第一吸附塔的进气端，第三阀门连于第二吸附塔的进气端，另一路连接第二气动阀。

通过采用上述技术方案，在第一阀门打开的情况下，打开第二阀门，空气贮罐可向第一吸附塔输入压缩空气，第一吸附塔吸附压缩空气中的氧气制取高纯度氮气；打开第三阀门时，空气贮罐可向第二吸附塔输入压缩空气，第二吸附塔吸附压缩空气中的氧气制取高纯度氮气。

优选的，所述第一气动阀后的管路分出两路，一路连于第九阀门与第十阀门之间，另一路连接第二气动阀。

通过采用上述技术方案，可选择性地打开第九阀门、第十阀门分别向第一吸附塔、第二吸附塔反吹再生气。

优选的，所述第一气动阀连于第九阀门、第十阀门之间的管路上设有第一流量计。

通过采用上述技术方案，可通过第一流量计知晓氮气贮罐反吹的氮气流量。

优选的，所述氮气贮罐的进气端连接有第八阀门，第八阀门后的管路分为两路，分别连接第六阀门、第七阀门，第六阀门连接于第一吸附塔的出气端，第七阀门连接于第二吸附塔的出气端。

通过采用上述技术方案，打开第六阀门时，第一吸附塔制取的氮气可输入到氮气贮罐中贮存；打开第七阀门时，第二吸附塔制取的氮气可输入到氮气贮罐中贮存。

优选的，所述氮气贮罐的出气端设有减压阀，减压阀后的管路分为两路，一路连接第一气动阀，另一路上依次设有第二流量计、第十一阀门。

通过采用上述技术方案，通过减压阀可降低从氮气贮罐排出的气体压力，减压后的氮气大部分用于反吹，小部分经过第十一阀门排出释压。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、可较大程度地减少氮气贮罐反吹的耗气量，间接减少了能耗；

2、仅增加少量投资购置氧浓度测定仪、增设管道和阀门，即可节约10%左右的氮气，在高纯氮气的制取上可节约15%，节能效果明显。

附图说明

图1是节能制氮机的整体结构图。

图中，1、第一阀门；2、第二阀门；3、第三阀门；4、第四阀门；5、第五阀门；6、第六阀门；7、第七阀门；8、第八阀门；9、第九阀门；10、第十阀门；11、第十一阀门；12、第一气动阀；13、第一流量控制阀；14、第二气动阀；15、第二流量控制阀；16、空气贮罐；17、第一吸附塔；18、第二吸附塔；19、氮气贮罐；20、尾气检测口；21、氧浓度测定仪；22、第一流量计；23、第二流量计；24、减压阀；25、消音器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种节能制氮机，如图1所示，主要由空气贮罐16、氮气贮罐19、第一吸附塔17、第二吸附塔18、若干阀门及用于连接的若干管道组成。

空气贮罐16内充有洁净的压缩空气，空气贮罐16通过管道分别连接第一吸附塔17和第二吸附塔18，与空气贮罐16连接的主管上装有第一阀门1，主管连接的两根支管上分别装有第二阀门2、第三阀门3，第二阀门2与第一吸附塔17接通，第三阀门3与第二吸附塔18接通。

打开第一阀门1、第二阀门2，其它阀门关闭，即可使压缩空气进入第一吸附塔17吸附氧气（此时第二吸附塔18解吸），从而制取高纯度氮气。第一吸附塔17的出气端与氮气贮罐19通过管道连接，管道上顺着气体流向依次安装有第六阀门6、第八阀门8，制取的氮气经过这两阀门进入氮气贮罐19贮存。

打开第一阀门1、第三阀门3，其它阀门关闭，即可使压缩空气进入第二吸附塔18吸附氧气（此时第一吸附塔17解吸），从而制取高纯度氮气。第二吸附塔18的出气端与氮气贮罐19通过管道连接，管道上安装有与上述第六阀门6并联的第七阀门7，制取的氮气经第七阀门7、第八阀门8进入氮气贮罐19贮存。

当进入碳分子筛床层的空气压力降低到常压(0.1MPa)时，碳分子筛微孔中吸附的氧分子即被释放出来，即所谓常压解吸。解吸需要氮气贮罐19向吸附塔中通入再生气反吹。氮气贮罐19的出气端通过管道分别连接第一吸附塔17和第二吸附塔18，管道上装有减压阀24，将氮气贮罐19中放出的氮气减压，减压阀24后接有两根支管，其中一根支管安装第一流量计22连接两个吸附塔，另一根支管安装第二流量计23并连接第十一阀门11作为氮气出口。安装有第一流量计22的支管又分出两根安装第九阀门9、第十阀门10的支管，第九阀门9与第一吸附塔17的出气端接通，第十阀门10与第二吸附塔18的出气端接通。第一流量计22用于测量从氮气贮罐19通至两个吸附塔的再生气的流量及管道压力，第二流量计23用于测量泄气减压管道中氮气的流量及管道压力。

打开第九阀门9、关闭第十阀门10，第一吸附塔17内进入氮气反吹解吸；打开第十阀门10、关闭第九阀门9，第二吸附塔18内进入氮气反吹解吸。第一吸附塔17的进气端接通有安装第四阀门4的管道，第二吸附塔18的进气端接通有安装第五阀门5的管道，两个吸附塔解吸排出的含氧废气均通过第四阀门4与第五阀门5之间连接的排放管道排出，排放管道的管口处安装有消音器25，排放管道上还开设有尾气检测口20，尾气检测口20内设置氧浓度测定仪21。

氮气贮罐19的反吹管路即减压阀24与两个吸附塔连接的那条管路，该反吹管路上于减压阀24与第一流量计22之间依次安装第一流量控制阀13、第一气动阀12。空气贮罐16的连接管中，安装第一阀门1的管路为主管路，第一阀门1后的管路除连接第二阀门2和第三阀门3外，还分出一条支管连接至氮气贮罐19的反吹管路上，即连于第一流量计22与第一气动阀12之间，该条支路上也依次安装有第二流量控制阀15、第二气动阀14。如此设计的好处是：

当其中一台设备（比如第二吸附塔18）开始再生时，第二气动阀14打开、第一气动阀12关闭，空气贮罐16内的压缩空气经过第十阀门10进入第二吸附塔18吹扫；当尾气检测口20检测到的氧浓度达到一定数值（可调）时，关闭第二气动阀14、打开第一气动阀12，用氮气贮罐19内的高纯度氮气进入第二吸附塔18吹扫。由于不是全程用氮气贮罐19内的高纯度氮气进行反吹，所以减少了氮气反吹量，节省了大量高纯度氮气。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。