一种高纯氮制取系统及其分子筛吸附器的制作方法

1.本实用新型属于制氮设备技术领域，具体涉及一种高纯氮制取系统及其分子筛吸附器。


背景技术：

2.随着锂电池、光伏、碳纤维等新能源新材料的发展需要更多现场高纯氮制气装置，因这些新能源新材料在生产过程需要保证安全连续稳定高纯氮气。现有技术中，高纯氮生产装置的工艺流程：首先空气吸入过滤器并通过管道被输送至空气压缩机，空气压缩机压缩空气至所需要的压力，空气在空压机压缩过程中随着压力提高温度也会提高，同时也会含有大量的水分，压缩后压缩空气经末端冷却器冷却到35度左右，冷却后的压缩空气输入冷干机以将压缩空气降温到8-12度，同时把压缩空气中的水份排离放掉，以得到含水量很低的8-12度的压缩空气，然后压缩空气通过纯化系统去掉碳氢化合物并进一步去除压缩空气中的小量水分，通过纯化系统处理净化后的温度8-12度、露点大于65度的压缩空气进入分馏塔进行低温精馏分离产出99.999％以上的高钝氮气供锂电池材料等生产使用。
3.现有的高纯氮生产装置在使用时存在以下缺陷：冷干机长时间使用后，其内部的铜管结构容易结垢，清理污垢时需停机处理并影响到下游生产，同时，冷干机包括电机、控制系统、铜管、换热器、冷冻机等部件，动设备较多，故障率较高，经常性的停机维护极大降低了生产的效率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种高纯氮制取系统及其分子筛吸附器，用以解决现有技术中存在的上述问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.第一方面，本实用新型提供了一种分子筛吸附器，所述分子筛吸附器的直径为1600毫米，分子筛吸附器内由下至上依次设有分子筛层、氧化铝层和硅胶床层，分子筛吸附器的底部设有排污管，分子筛吸附器的侧面由下至上依次设有进气管、排泄管和出气管，进气管位于硅胶床层上，排泄管位于分子筛层的底部，出气管位于分子筛层上方。
7.在一种可能的设计中，分子筛吸附器的顶部设有筒体，筒体围成连通分子筛吸附器与外界的人孔，筒体的顶部延伸至分子筛吸附器外并设有人孔盖，筒体的底部延伸至分子筛吸附器内并设有过滤罩；相应地，出气管设置在筒体位于分子筛吸附器外的部分上。
8.在一种可能的设计中，分子筛吸附器的底部设有支撑板和缓冲板，缓冲板通过支撑板连接分子筛吸附器，缓冲板的下方设有所述排污管，缓冲板的上方设有格栅，格栅上设有所述硅胶床层。
9.在一种可能的设计中，格栅包括支撑结构和格栅本体，支撑结构固定在分子筛吸附器内，格栅本体放置在支撑结构上；
10.支撑结构包括由下至上依次设置的底架、工字架、托板和支撑板，至少底架固定在
分子筛吸附器上，托板设有若干个并沿工字架延伸方向间隔设置，支撑板包括由上至下依次层叠设置的压环、上孔板、第一丝网、第二丝网和下孔板；
11.格栅本体包括限位圈和固定在限位圈上的若干个隔板，隔板交叉设置以形成网状结构；所述硅胶床层放置在网状结构上。
12.在一种可能的设计中，分子筛层的上下两端分别设有限位网。
13.在一种可能的设计中，限位网选用平纹丝网，限位网的端部设有端部压紧结构，限位网的中部设有中部压紧结构，端部压紧结构包括第一丝网压紧钢圈，中部压紧结构包括位于限位网下方的限位支撑环、位于限位网上方的第二丝网压紧钢圈和用于连接限位支撑环与第二丝网压紧钢圈的螺栓。
14.在一种可能的设计中，分子筛吸附器内周的侧面上设有若干个踏棍，踏棍由上至下间隔设置；分子筛吸附器外周设有吊耳和支座，吊耳固定在分子筛吸附器的上部，支座固定在分子筛吸附器的底部。
15.第二方面，本实用新型提供了一种高纯氮制取系统，包括依次相连的空压机、纯化系统和分馏塔，纯化系统包括所述的分子筛吸附器，空压机通过进气管连通分子筛吸附器，分馏塔通过出气管连通分子筛吸附器。
16.有益效果：
17.所述分子筛吸附器能够吸收原料气内的碳氢化合物和水，实现原料气内各个组分的分离，配合纯化系统内其余部件以获得温度小于35度、露点大于65度的压缩空气，分馏塔处理压缩空气以制取高纯氮气。基于此，所述高纯氮制取系统能够取消冷干机，动设备仅有空压机，动设备数量的减少有助于降低系统故障率，减少了停机维护的次数、时间和频率，有助于提高生产效率。同时，操作工序和对应的工作人员也能够减少，降低了工艺的复杂度以及人工成本。
附图说明
18.图1为一种分子筛吸附器的结构示意图。
19.图2为格栅的俯视结构示意图。
20.图3为支撑结构的侧视结构示意图。
21.图4为图3中b向的结构示意图。
22.图5为限位网的结构示意图。
23.图6为图5中
①
处的局部放大结构示意图。
24.图7为图5中
②
处的局部放大结构示意图。
25.图8为钢圈结构的结构示意图。
26.图9为一种高纯氮制取系统的结构示意图。
27.图中：
28.1、分子筛层；2、氧化铝层；3、硅胶床层；4、排污管；5、进气管；6、排泄管；7、出气管；8、筒体；9、人孔；10、人孔盖；11、过滤罩；12、端部压紧结构；13、中部压紧结构；131、限位支撑环；132、第二丝网压紧钢圈；133、螺栓；14、支撑板；15、缓冲板；16、格栅；161、底架；162、工字架；163、托板；164、支撑板；165、限位圈；166、隔板；17、限位网；18、踏棍；19、吊耳；20、支座；21、空压机；22、纯化系统；23、分馏塔。
具体实施方式
29.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本实用新型作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
30.实施例：
31.针对于现有技术中所存在的问题，在此提出一种分子筛吸附器，所述分子筛吸附器能够吸收原料气内的碳氢化合物和水，实现原料气内各个组分的分离，配合纯化系统22内其余部件以获得温度小于35度、露点大于65度的压缩空气，分馏塔23处理压缩空气以制取高纯氮气。基于此，所述高纯氮制取系统能够取消冷干机，动设备仅有空压机21，动设备数量的减少有助于降低系统故障率，减少了停机维护的次数、时间和频率，有助于提高生产效率。同时，操作工序和对应的工作人员也能够减少，降低了工艺的复杂度以及人工成本。
32.如图1-图8所示，一种分子筛吸附器，所述分子筛吸附器的直径为1600毫米，分子筛吸附器内由下至上依次设有分子筛层1、氧化铝层2和硅胶床层3，分子筛吸附器的底部设有排污管4，分子筛吸附器的侧面由下至上依次设有进气管5、排泄管6和出气管7，进气管5位于硅胶床层3上，排泄管6位于分子筛层1的底部，出气管7位于分子筛层1上方。
33.其中，分子筛吸附器的直径增大至1600毫米，原料气流动过程中的阻力相对减小，则所述高纯氮制取系统用于驱动原料气流动的作用力也能适度降低，有助于降低系统的能耗。氧化铝层2和硅胶床层3相互配合，用以吸附原料气中的水分，分子筛层1用于吸附原料气中的碳氢化合物和二氧化碳，三者相互配合实现对原料气内杂质的吸附，使原料气在流过所述分子筛吸附器后露点为65度以上。
34.对于分子筛吸附器所连接的管道，排污管4用于排出所分离的水分和其他污物，其设置在分子筛吸附器的底部，以使重力作为驱动力，减少驱动设备的设置。进气管5用于向分子筛吸附器内输入原料气，排泄管6与分子筛层1连通以将分子筛层1所吸附的杂质排出，出气管7用于将经过净化干燥后的原料气排出。且进气管5在下，出气管7在上，气体流向与杂质流向相反，确保了出气管7排出气体的纯度。
35.工作时，原料气经进气管5输入分子筛吸附器内，原料气由下至上流动并依次经过硅胶床层3、氧化铝层2和分子筛层1，经过多层净化和干燥后原料气经出气管7排出分子筛吸附器。基于此，分子筛吸附器的工作简单，无需专人看守，有助于减少工作人员的数量。
36.在本实施例中，分子筛吸附器的顶部设有筒体8，筒体8围成连通分子筛吸附器与外界的人孔9，筒体8的顶部延伸至分子筛吸附器外并设有人孔盖10，筒体8的底部延伸至分子筛吸附器内并设有过滤罩11；相应地，出气管7设置在筒体8位于分子筛吸附器外的部分上。
37.基于上述设计方案，通过筒体8围成人孔9，以便于工作人员通过人孔9进入分子筛吸附器内部，以对分子筛吸附器内各个部件进行检查、维护、更换等操作，人孔9可以构造为圆形、椭圆形、矩形等任意合适的形状。人孔盖10搭配人孔9使用，以实现对人孔9开闭的控制，人孔盖10可以选用突出式和埋入式。同时，出气管7设置在筒体8上，以便于利用过滤罩11对原料气进行再次过滤，以减少原料气内杂质的含量。
38.在本实施例中，分子筛吸附器的底部设有支撑板14和缓冲板15，缓冲板15通过支撑板14连接分子筛吸附器，缓冲板15的下方设有所述排污管4，缓冲板15的上方设有格栅16，格栅16上设有所述硅胶床层3。基于上述设计，通过支撑板14和缓冲板15形成遮挡，避免污物直接掉落，降低污物下落的速度，避免污物飞溅。
39.在一种可能的实现方式中，格栅16包括支撑结构和格栅本体，支撑结构固定在分子筛吸附器内，格栅本体放置在支撑结构上。基于上述设计方案，支撑结构与分子筛吸附器相连并形成支撑点，格栅本体用于支撑硅胶床层3等，且格栅本体形成网状结构，以使污物顺利流出。
40.如图3所示，支撑结构包括由下至上依次设置的底架161、工字架162、托板163和支撑板14，至少底架161固定在分子筛吸附器上，托板163设有若干个并沿工字架162延伸方向间隔设置，支撑板14包括由上至下依次层叠设置的压环、上孔板、第一丝网、第二丝网和下孔板；
41.如图2所示，格栅本体包括限位圈165和固定在限位圈165上的若干个隔板166，隔板166交叉设置以形成网状结构；所述硅胶床层3放置在网状结构上。
42.在本实施例中，分子筛层1的上下两端分别设有限位网17。基于上述设计方案，通过限位网17进行区域划分，以限制分子筛层1和氧化铝层2的高度。
43.在一种可能的实现方式中，限位网17选用平纹丝网，限位网17的端部设有端部压紧结构12，限位网17的中部设有中部压紧结构13，端部压紧结构12包括第一丝网压紧钢圈，中部压紧结构13包括位于限位网17下方的限位支撑环131、位于限位网17上方的第二丝网压紧钢圈132和用于连接限位支撑环131与第二丝网压紧钢圈132的螺栓133。
44.基于上述设计方案，安装过程中不得破坏平纹丝网，以保证限位网17的过滤性能。限位网17通过端部压紧结构12实现与分子筛吸附器的连接，通过中部压紧结构13避免出现下垂现象，具体来说：
45.如图8所示，第一丝网压紧钢圈和第二丝网压紧钢圈132选用结构一致的钢圈结构，以节约经济成本。钢圈结构包括一个中钢圈和两个侧钢圈，两个侧钢圈分别位于中钢圈的两侧。基于此，端部压紧结构12中通过侧钢圈压住部分限位网17，侧钢圈通过螺钉等固定在分子筛吸附器上，以实现固定。中部压紧结构13中限位网17部分延伸至中钢圈内，辅以限位支撑环131和螺栓133实现紧固，以保证限位网17处于同一平面上。
46.在一种可能的实现方式中，分子筛吸附器内周的侧面上设有若干个踏棍18，踏棍18由上至下间隔设置。基于上述设计方案，踏棍18用于工作人员上下，提高了工作人员维护的方便性。
47.在一种可能的实现方式中，分子筛吸附器外周设有吊耳19和支座20，吊耳19固定在分子筛吸附器的上部，支座20固定在分子筛吸附器的底部。基于上述设计方案，吊耳19用于吊装分子筛吸附器时使用，提高了移动、安装分子筛吸附器的方便性；支座20用以撑起分子筛吸附器，提高排污管4的高度。
48.本实施例在所述分子筛吸附器的基础上，介绍一种高纯氮制取系统，如图9所示，所述高纯氮制取系统包括依次相连的空压机21、纯化系统22和分馏塔23，纯化系统22包括所述的分子筛吸附器，空压机21通过进气管5连通分子筛吸附器，分馏塔23通过出气管7连通分子筛吸附器。
49.基于此，所述高纯氮制取系统能够取消冷干机，动设备仅有空压机21，动设备数量的减少有助于降低系统故障率，减少了停机维护的次数、时间和频率，有助于提高生产效率。同时，操作工序和对应的工作人员也能够减少，降低了工艺的复杂度以及人工成本。
50.同时，容易理解的，所述分子筛吸附器输送至分馏塔23的原料气为温度介于30度-40度的压缩空气，现有技术中通过冷干机把压缩空气降温到8-12度再输送至分馏塔，鉴于二者温度的区别，所述高纯氮系统中的其余部件进行流程计算，以适配于较高温度的原料气。
51.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。