空分分子筛纯化器稳定充压装置的制作方法

本实用新型属于空气分离领域，具体地说是一种空分分子筛纯化器稳定充压装置。

背景技术：

空分即空气分离，即把空气中的各组分气体进行分离。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，具有均匀的微孔结构，能把比其直径小的分子吸附到孔腔的内部，并对极性分子和不饱和分子具有优先吸附能力，因而能把极性程度不同、饱和程度不同、分子大小不同及沸点不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称分子筛。为了使空分分子筛长期、安全、可靠地运转，需要设置分子筛纯化器，用以清除空气中的水分和二氧化碳、乙炔等碳氢化合物。

分子筛纯化器包括纯化器本体，纯化器本体的进气口与空气管道连通，并在进气口处设有入口阀，[a1]。纯化器本体的出气口与纯化气体管道连通，纯化气体管道通向后续工段，在纯化气体管道上设置有出口阀。入口阀、出口阀、放空阀的状态均通过控制系统控制。分子筛纯化器经过一段时间的使用后，需要进行再生，以保证分子筛纯化器对空气的纯化效果。再生过程中分子筛纯化器无法正常工作。为了保证再生过程中设备的正常运行，相关技术中往往并联设置第一分子筛纯化器和第二分子筛纯化器，两分子筛纯化器的出气口分别连通并联设置的第一纯化气体管道和第二纯化气体管道，并相应的设置有第一入口阀和第二入口阀、第一出口阀和第二出口阀、第一放空阀和第二放空阀，第一放空管道和第二放空管道，上述阀的状态均通过控制系统控制。当其中一个分子筛纯化器进行再生时，并联于另一支路的分子筛纯化器正常工作。

当再生完成后，需要对分子筛纯化器进行冲压，将空气压力提升至工作压力（0.45～0.47mpa），以避免切换至工作状态时压力突然增加造成分子筛纯化器的翻床事故。在相关技术中，充压是通过将工作状态的分子筛纯化器所产生的纯化后的空气通过管道缓慢补充进再生后的分子筛纯化器来完成的。这种充压方式会使纯化后的空气被消耗，造成后续工段压力和流量降低，导致工艺系统压力波动（如空分精馏塔压力发生变化，精馏参数随之波动）。尤其在空分装置开车初期的精馏工况建立过程，压力的波动会严重影响工艺运行的稳定性。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的以上不足，本实用新型旨在提供一种空分分子筛纯化器稳定充压装置，以达到避免分子筛纯化器的充压引起工艺系统压力波动的目的。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种空分分子筛纯化器稳定充压装置，包括将第一分子筛纯化器的出气口和第二分子筛纯化器的出气口相连通的充压管道，所述充压管道上靠近第一分子筛纯化器的一端设置有第一充压阀、靠近第二分子筛纯化器的一端设置有第二充压阀，所述充压管道上第一充压阀与第二充压阀之间连通设置有纯化气体进入管道，所述纯化气体进入管道远离充压管道的一端连通设置有用于通入纯化空气的纯化气体发生装置，所述第一充压阀、第二充压阀、纯化气体发生装置的工作均通过控制系统控制。

作为对本实用新型的限定：所述充压管道的两端分别设置于第一纯化气体管道上和第二纯化气体管道上，位于第一出口阀和第二出口阀靠近第一分子筛纯化器和第二分子筛纯化器的一侧。

作为对本实用新型的限定：所述纯化气体发生装置包括与纯化气体进入管道连通的氧气发生管道和氮气发生管道，所述氧气发生管道远离纯化气体进入管道的一端设置有氧气发生装置，所述氮气发生管道远离纯化气体进入管道的一端设置有氮气发生装置。

作为对本实用新型的进一步限定：所述第一分子筛纯化器上设置有用于检测第一分子筛纯化器内压力的第一压力传感器，所述第二分子筛纯化器上设置有用于检测第二分子筛纯化器内压力的第二压力传感器，所述第一压力传感器和第二压力传感器均与所述控制系统电连接；所述第一分子筛纯化器上设置有第一放空阀，所述第二分子筛纯化器上设置有第二放空阀，所述第一放空阀与所述第二放空阀的工作均通过控制系统控制。

作为对本实用新型的进一步限定：所述氧气发生管道上设置有氧气流量计，所述氧气发生管道上氧气流量计靠近氧气发生装置的一侧设置有氧气调节阀；所述氮气发生管道上设置有氮气流量计，所述氮气发生管道上氮气流量计靠近氮气发生装置的一侧设置有氮气调节阀，所述氧气流量计与所述氮气流量计均与所述控制系统电连接，所述氧气调节阀与所述氮气调节阀的工作均通过控制系统控制。

作为对本实用新型的进一步限定：所述氧气发生管道中的氧气流量与所述氮气发生管道中的氮气流量比为1:4。

作为对本实用新型的再进一步限定：所述氧气发生装置包括第一空温汽化器，所述第一空温汽化器的液体进口连通有液氧源，所述第一空温汽化器的气体出口与所述氧气发生管道相连。

作为对本实用新型的更进一步限定：所述氮气发生装置包括第二空温汽化器，所述第二空温汽化器的液体进口连通有液氮源，所述第二空温汽化器的气体出口与所述氮气发生管道相连。

由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的有益效果在于：

（1）本实用新型设置有通向第一分子筛纯化器和第二分子筛纯化器的充压管道，充压管道上连接有纯化气体进入管道，纯化气体进入管道连接有纯化气体发生装置，能够向第一分子筛纯化器和第二分子筛纯化器内通入纯化空气，纯化空气的通入通过第一充压阀和第二充压阀控制；当第一分子筛纯化器完成再生进行充压时，第一充压阀开启，向第一分子筛纯化器中反向注入纯化空气，完成第一分子筛纯化器再生后的充压，整个充压过程中不影响第二分子筛纯化器的正常工作，当第二分子筛纯化器完成再生进行充压时过程相同；通过引入空分工艺以外的稳定气源作为分子筛纯化器的充压气源，无需消耗工作中的分子筛纯化器所产生的纯化气体，避免了纯化后的空气被消耗，保证了后续工段的压力和流量，避免造成空分工艺系统的波动，实现了空分装置工况的稳定运行，并且第一充压阀、第二充压阀、纯化气体发生装置的工作均通过控制系统控制，实现了自动化充压；

（2）本实用新型第一分子筛纯化器上设置有第一压力传感器，第二分子筛纯化器上设置有第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器均与控制系统电连接，能够实时监测第一分子筛纯化器和第二分子筛纯化器中的压力，在再生完成进行充压时，当分子筛纯化器中的压力达到设定值后将信号传递给控制系统，控制系统给第一充压阀或第二充压阀关闭信号，完成充压，若关闭不及时导致分子筛纯化器中压力超过设定值，则控制系统向放空阀发出开启信号，放出部分气体使压力达到设定值；压力传感器的设置，使充压更加精确，与现有的调节阀相配合，能够保证分子筛纯化器中的压力在设定值附近，并且整个过程均通过控制系统控制，效率高且无需耗费人工；

（3）本实用新型的纯化气体通过将氧气和氮气按照1:4的比例混合得到，氮气和氧气通过将液氮和液氧汽化后得到，纯化气体中的氮氧比与空气相同，并且有液氮和液氧得到的氮气和氧气更加接近经分子筛纯化器纯化后的气体；并且，氧气和氮气的流量通过流量计监测、通过调节阀控制，保证了氧气和氮气的混合比例，配比更加精确。

综上所述，本实用新型通过引入空分工艺以外的稳定气源作为分子筛纯化器的充压气源，无需消耗空分系统中的空气，没有引起纯化后的压力变化，避免造成空分工艺系统的波动，实现了空分装置工况的稳定运行，并且参数控制精确，且为自动化控制，适用于所有需要充压的分子筛纯化器。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作更进一步详细说明。

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图中：1-第一分子筛纯化器，2-第二分子筛纯化器，3-第一入口阀，4-第二入口阀，5-空气管道，6-第一放空管道，7-第一放空阀，8-第二放空管道，9-第二放空阀，10-第一纯化气体管道，11-第二纯化气体管道，12-第一出口阀，13-第二出口阀，14-充压管道，15-第一充压阀，16-第二充压阀，17-纯化气体进入管道，18-第一压力传感器，19-第二压力传感器，20-氧气发生管道，21-氮气发生管道，22-氧气发生装置，221-第一空温汽化器，222-液氧管道，23-氮气发生装置，231-第二空温汽化器，232-液氮管道，24-氧气流量计，25-氧气调节阀，26-氮气流量计，27-氮气调节阀。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的空分分子筛纯化器稳定充压装置为优选实施例，仅用于说明和解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

本实用新型所述的“上”“下”“左”“右”等方位用词或位置关系，是基于本实用新型说明书附图的图1的方位关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗指的装置或元件必须具有的特定的方位、为特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护的内容的限制。

实施例空分分子筛纯化器稳定充压装置

本实施例如图1所示，为一种空分分子筛纯化器稳定充压装置。

为了表述更加方便，结合空分系统中分子筛纯化器部分的结构对本实施例中空分分子筛纯化器稳定充压装置进行说明。空分系统中分子筛纯化器部分包括两个并联设置的第一分子筛纯化器1和第二分子筛纯化器2。第一分子筛纯化器1上设置有第一进气口，在第一进气口上设置有第一入口阀3，同样的，第二分子筛纯化器2上设置有第二进气口，在第二进气口上设置有第二入口阀4。第一入口阀3和第二入口阀4均设置在空气管道5上，通过空气管道5将待纯化的空气通入第一分子筛纯化器1或第二分子筛纯化器2。在第一分子筛纯化器1的进气口处还连通设置有第一放空管道6，第一放空管道6上设置有第一放空阀7，同样的，在第二分子筛纯化器2的进气口处连通设置有第二放空管道8，第二放空管道8上设置有第二放空阀9。第一放空管道6和第二放空管道8开设在空气管道5上，位于第一入口阀3和第二入口阀4靠近第一分子筛纯化器1和第二分子筛纯化器2的一侧。第一分子筛纯化器1的出气口与第一纯化气体管道10相连，第二分子筛纯化器2的出气口与第二纯化气体管道11相连，第一纯化气体管道10与第二纯化气体管道11并联、通向后续工段，第一纯化气体管道10上设置有第一出口阀12，第二纯化气体管道11上设置有第二出口阀13。第一入口阀3、第二入口阀4、第一出口阀12、第二出口阀13、第一放空阀7、第二放空阀9的状态均通过控制系统控制。当第一分子筛纯化器1再生时，关闭第一出口阀12，第二分子筛纯化器2在并联的系统中正常工作，当第二分子筛纯化器2再生时，过程相同。需要指出的是，上述空分系统中分子筛纯化器部分的结构仅用于与本实施例结合以说明本实施例中空分分子筛纯化器稳定充压装置的结构，并不能作为对本实施例限制，即本实施例的应用不仅仅局限于上述空分系统中分子筛纯化器部分，在其他空分系统的分子筛纯化器部分中同样适用。

本实施例中的空分分子筛纯化器稳定充压装置，如图1所示（图中圆形符号表示开关），包括将第一分子筛纯化器1的出气口和第二分子筛纯化器2的出气口相连通的充压管道14，充压管道14的两端分别设置在第一纯化气体管道10上和和第二纯化气体管道11上，位于第一出口阀12和第二出口阀13靠近第一分子筛纯化器1和第二分子筛纯化器2的一侧。充压管道14上靠近第一分子筛纯化器1的一端设置有第一充压阀15、靠近第二分子筛纯化器2的一端设置有第二充压阀16。在充压管道14上第一充压阀15与第二充压阀16之间连通设置有纯化气体进入管道17，纯化气体进入管道17远离充压管道14的一端连通设置有用于通入纯化空气的纯化气体发生装置。第一充压阀15、第二充压阀16、纯化气体发生装置的工作均通过控制系统控制。

为了测量第一分子筛纯化器1和第二分子筛纯化器2内部的压力，在第一分子筛纯化器1上设置有第一压力传感器18，在第二分子筛纯化器2上设置有第二压力传感器19，第一压力传感器18和第二压力传感器19均与控制系统电连接，将压力信号传递给控制系统。同时，第一放空阀7与第二放空阀9的工作也通过控制系统控制。再生完成进行充压时，当任一充压中的分子筛纯化器中的压力达到设定值后将信号传递给控制系统，控制系统给第一充压阀15或第二充压阀16关闭信号，完成充压，若关闭不及时导致第一分子筛纯化器1或第二分子筛纯化器2中压力超过设定值，则控制系统向相应的放空阀发出开启信号，放出部分气体使压力达到设定值。

纯化气体发生装置包括与纯化气体进入管道17连通的氧气发生管道20和氮气发生管道21，氧气发生管道20远离纯化气体进入管道17的一端设置有氧气发生装置22，氮气发生管道21远离纯化气体进入管道17的一端设置有氮气发生装置23。在本实施例中，氧气发生装置22包括第一空温汽化器221，第一空温汽化器221的液体进口通过液氧管道222连通有液氧源（图中未示出），液氧管道上设置有用于控制液氧流入的液氧阀，第一空温汽化器221的气体出口与氧气发生管道20相连；氮气发生装置23包括第二空温汽化器231，第二空温汽化器231的液体进口通过液氮管道232连通有液氮源（图中未示出），液氮管道上设置有用于控制液氮流入的液氮阀，第二空温汽化器231的气体出口与氮气发生管道21相连。

在氧气发生管道20上设置有氧气流量计24，在氧气发生管道20上氧气流量计24靠近第一空温汽化器221的一侧设置有氧气调节阀25。同样的，在氮气发生管道21上设置有氮气流量计26，在氮气发生管道21上氮气流量计26靠近第二空温汽化器231的一侧设置有氮气调节阀27。氧气流量计24与氮气流量计26均与控制系统电连接，氧气调节阀25与氮气调节阀27的工作均通过控制系统控制。通过设定参数，控制系统对氧气调节阀25和氮气调节阀27进行控制，使氧气发生管道20中的氧气流量与氮气发生管道21中的氮气流量比控制为1:4，并通过氧气流量计24和氮气流量计26对氧气和氮气的流量比进行监测，当比值出现偏差时向控制系统发出反馈信号，控制系统进一步控制氧气调节阀25和氮气调节阀27，使流量比调整为设定值。

使用本实施例对再生后的分子筛纯化器进行充压时，以对第一分子筛纯化器1进行充压为例，液氧通过液氧管道222输入第一空温汽化器221内，气化为氧气后通过氧气发生管道20输出，氧气流量计24检测氧气流量信号输入到控制系统，控制系统根据设定流量调节氧气调节阀25，经过氧气调节阀25调节后，氧气按照需要流量输出；液氮通过液氮管道232输入第二空温汽化器231内，气化为氮气后通过氮气发生管道21输出，氮气流量计26检测氮气流量信号输入到控制系统，控制系统根据设定流量调节氮气调节阀27，经过氮气调节阀27调节后，氮气按照需要流量输出，氧气与氮气按照1:4流量输出进入纯化气体进入管道17，混合为纯化空气用于纯化器充压使用。此时，控制器控制第一充压阀15开启，第二充压阀16关闭，使经过充压管道14混合后的氧气和氮气通入第一分子筛纯化器1进行充压，并通过第一压力传感器18检测第一分子筛纯化器1内的空气压力，并将压力信号传输至控制系统，当压力达到设定值时，控制系统向第一充压阀15发出关闭信号，第一充压阀15关闭。当第一充压阀15关闭不及时时，第一分子筛纯化器1内的压力超过设定值，控制系统向第一放空阀7发出开启信号，当第一分子筛纯化器1内的压力达到设定值时，关闭第一放空阀7。当对第二分子筛纯化器2进行充压时原理相同，参照上述步骤。