一种增强型变压吸附制氮制氧系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种增强型变压吸附制氮制氧系统，属于气体分离技术领域。


背景技术：

2.变压吸附制氮制氧等装置或系统，由于其灵活、简捷普适和高效等诸多特点，业已在国内外工业、农业、采矿、食品等许多行业得到了广泛的应用。为了提高制氮制氧的生产效率以及减少能耗，一种有效的途径是增强吸附剂分子筛（碳分子筛和氧分子筛）的吸附容量，提高孔的均匀性以达到提高分子筛的选择吸附性能，其中较为常用的做法是通过对分子筛进行反吹扫再生脱附来提高单位数量吸附剂的产气量。
3.目前的反吹扫工艺的实现方式通常是从成品气储罐或是从一个吸附塔的成品气出口管路中分出一部分成品气直接从脱附再生塔的成品气出口导入，逆流吹扫吸附剂分子筛床层，从而减小被吸附介质分压，提高吸附剂分子筛脱附被吸附介质的深度。然而分流的用于反吹的成品气由于气量有限，很难实现在吸附剂分子筛床层上均一的反吹气量分布率，很难实现反吹气分布的均匀性，只能是对分子筛床层的局部有效降低被吸附组分的分压，导致分子筛反吹再生脱附的效果有限。


技术实现要素：

4.为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种增强型变压吸附制氮制氧系统，能够增大分子筛瞬时的反吹气量，增加对脱附再生塔的分子筛床层的反吹气覆盖面。
5.本实用新型实现上述目的的技术方案是：一种增强型变压吸附制氮制氧系统，包括多个吸收塔，各所述吸收塔均设有成品气出气管，各所述成品气出气管均连接于成品气出气总管，其特征在于还包括反吹储罐，所述反吹储罐设有反吹气进气管和反吹气出气管，所述反吹气进气管连接所述成品气出气总管，并设有单向阀，所述反吹气出气管的数量为多个，分别连接各自对应的所述吸收塔的反吹气进气口，并分别设有各自的反吹控制阀。
6.优选的，所述吸收塔的数量和所述反吹储罐的反吹气出气管的数量均为两个。
7.优选的，各所述成品气出气管上均设有出气控制阀。
8.优选的，所述成品气出气总管上设有出气总控制阀。
9.优选的，所述反吹气进气管连接两个所述出气控制阀与所述出气总控制阀之间的任一管道。
10.所述吸收塔的反吹气进气口可以为独立于成品气出气口的反吹气进气口，所述独立于成品气出气口的反吹气进气口设置于所述吸收塔的顶部。
11.所述吸收塔的反吹气进气口也可以采用所述吸收塔的成品气出气口，相应的所述反吹气出气管连接相应的所述成品气出气管以实现与所述的连接反吹气进气口。
12.通常，所述成品气出气口位于所述吸收塔的顶部，各所述反吹气出气管分别连接相对应的所述吸附塔的成品气出气口。
13.优选的，各所述反吹气出气管连接相对应的所述吸附塔的顶端。
14.优选的，各所述反吹气出气管连接相对应的所述吸附塔的成品气出气口。
15.优选的，各所述反吹气出气管连接相对应的所述吸附塔与相应的所述出气控制阀之间的成品气出气管。
16.优选的，所述单向阀为单向节流阀。
17.优选的，所述反吹气进气管上设有流量调节阀。
18.优选的，所述反吹控制阀为快速通断阀。
19.优选的，所述反吹控制阀为电磁喷吹阀、气动蝶阀、气动角座阀或管道式气动阀。
20.优选的，所述出气控制阀和所述出气总控制阀均为程控阀。
21.优选的，两个所述吸附塔分别设有压缩空气进气管，两个所述压缩空气进气管连接压缩空气进气总管，两个所述压缩空气进气管上均设有进气控制阀，所述压缩空气进气总管上设有进气总控制阀，两个所述吸附塔分别设有排空管，各所述排空管分别与相对应的所述吸附塔的底部连通，两个所述排空管上均设有排气控制阀。
22.优选的，两个所述排空管连接排空总管，所述排空总管连通大气。
23.优选的，所述进气控制阀、所述进气总控制阀和所述排气控制阀均为程控阀。
24.本实用新型的有益效果是：本实用新型可在两个吸附塔交替产气的周期过程中，将用于吸附剂分子筛床层反吹的成品气收集于反吹储罐中，再分时段以喷吹的形式将反吹储罐收集的成品气喷吹进需要脱附再生的吸附塔（脱附再生塔）中，实现脱附再生塔的逆向反吹，相比于现有技术，增大了脱附再生塔内分子筛的瞬时反吹气量，提高了脱附再生塔上部的瞬时反吹压力，增加了对分子筛床层的反吹气覆盖面，进而提高了吸附剂分子筛全床层的再生均匀性，提高了产气效率。
附图说明
25.图1是本实用新型的一种实施方式的结构示意图；
26.图2是传统的矿用防灭火制氮机的制氮系统的结构示意图。
具体实施方式
27.参见图1，本实用新型公开了一种增强型变压吸附制氮制氧系统，包括第一吸附塔1和第二吸附塔2，所述第一吸附塔设有第一成品气出气管3，所述第二吸附塔设有第二成品气出气管4，所述第一成品气出气管和所述第二成品气出气管连接成品气出气总管5，所述第一成品气出气管上设有第一出气控制阀6，所述第二成品气出气管上设有第二出气控制阀7，所述成品气出气总管上设有出气总控制阀8。所述增强型变压吸附制氮制氧系统还包括反吹储罐9，用于收集两个吸附塔的吸附剂分子筛床层反吹所需的成品气，所述反吹储罐设有反吹气进气管10、第一反吹气出气管11和第二反吹气出气管12，所述反吹气进气管连接所述第一出气控制阀、所述第二出气控制阀与所述出气总控制阀之间的任一管道，所述反吹气进气管上设有单向阀13，所述第一反吹气出气管与所述第一吸附塔的顶部连通，所述第二反吹气出气管与所述第二吸附塔的顶部连通，所述第一反吹气出气管上设有第一反吹控制阀14，所述第二反吹气出气管上设有第二反吹控制阀15。
28.所述反吹气进气管的进气端可以连接所述第一成品气出气管，连接位置位于所述第一出气控制阀与所述成品气出气总管之间，也可以连接所述第二成品气出气管，连接位
置位于所述第二出气控制阀与所述成品气出气总管之间，还可以连接所述成品气出气总管，连接位置位于所述出气总控制阀的阀前。
29.实际应用中，当制氮制氧系统设有成品气储罐时，所述反吹气进气管的进气端也可以连接成品气储罐或其配套管路。
30.各反吹气出气管与相对应的吸附塔之间可以采用以下任一的连接方式连接：
31.（1）各反吹气出气管直接连接相对应的吸附塔的顶端；
32.（2）各反吹气出气管连接相对应的吸附塔的成品气出气口；
33.（3）各反吹气出气管连接相对应的吸附塔与相应的出气控制阀之间的成品气出气管（即各反吹气出气管连接相对应的吸附塔的成品气出气管，连接位置位于吸附塔与相应的出气控制阀之间）；
34.（4）以上任意两种连接方式的组合。
35.所述单向阀优选为单向节流阀（只能单向导通的可调节流量的阀），或者所述反吹气进气管上设有流量调节阀，便于对通过所述反吹气进气管进入所述反吹储罐的成品气的流量调节。
36.所述反吹控制阀优选为快速通断阀，例如电磁喷吹阀、气动蝶阀、气动角座阀或管道式气动阀，便于对反吹过程的快速控制。
37.所述第一吸附塔优选设有第一压缩空气进气管16，所述第二吸附塔优选设有第二压缩空气进气管17，所述第一压缩空气进气管和所述第二压缩空气进气管连接压缩空气进气总管18，所述第一压缩空气进气管上优选设有第一进气控制阀19，所述第二压缩空气进气管上优选设有第二进气控制阀20，所述压缩空气进气总管上优选设有进气总控制阀21。
38.所述第一吸附塔优选设有第一排空管22，所述第二吸附塔优选设有第二排空管23，所述第一排空管与所述第一吸附塔的底部连通，所述第二排空管与所述第二吸附塔的底部连通，所述第一排空管上设有第一排气控制阀24，所述第二排空管上设有第二排气控制阀25。
39.各排空管与相对应的吸附塔之间可以采用以下任一的连接方式连接：
40.（1）各排空管直接连接相对应的吸附塔的底端；
41.（2）各排空管连接相对应的吸附塔的压缩空气进气口；
42.（3）各排空管连接相对应的吸附塔与相应的进气控制阀之间的压缩空气进气管（即各排空管连接相对应的吸附塔的压缩空气进气管，连接位置位于吸附塔与相应的进气控制阀之间）；
43.（4）以上任意两种连接方式的组合。
44.两个所述排空管可以连接排空总管，所述排空总管连通大气。
45.所述出气控制阀、所述出气总控制阀、所述进气控制阀、所述进气总控制阀和所述排气控制阀优选均为程控阀，便于自动化控制。各阀门可以依据现有技术设置配套的控制装置或系统（例如plc可编程控制器）进行控制。
46.本实用新型的工作原理为：通过各阀门的有序启闭操作，在两个吸附塔交替产气或再生的周期过程中（例如60-120秒），将用于吸附剂分子筛床层反吹的成品气（例如总产气量的8-12%）收集于反吹储罐中，再分时段以喷吹的形式将反吹储罐收集的成品气喷吹进需要脱附再生的吸附塔（脱附再生塔）中（例如，每60-120秒内实施3次或更多次的定时带压
反吹），实现脱附再生塔的分子筛床层的逆向反吹。
47.改造实施例：
48.参见图2，改造对象为传统的8阀控制的1000nm
³
/h-97%的矿用防灭火制氮机，两个吸附塔的容积均为2.2m
³
。其反吹系统为在两个吸附塔的上部氮气出口的管路上用一只的球阀26接通，这样加压产气的一只吸附塔产出的带压氮气中的一部分（例如总产气量的8-12%）就会反向流入另一只释压再生的吸附塔，在设备的调试过程中通过改变球阀的开度大小来调节反吹氮气量的大小。
49.采用本实用新型的技术方案进行改造，反吹气量按照总产气量的10%计算为100nm
³
/h，吸附塔交替产气或再生的周期采用68秒，这样每个周期的反吹气量为。如分两次反向喷吹，且喷吹时的压力按0.5mpa计，则反向喷吹容器（反吹储罐）的容积为，反吹储罐按φ400的直径、1.5m高制作，单向调节阀采用阀，反吹控制阀采用阀。
50.当脱附再生塔释压再生排空8-10秒后，其塔内变压即为零，每次喷吹0.93m
³
的氮气以0.5mpa压力实施喷吹，即便空塔也会有的压力，由于塔内填有分子筛吸附剂，因此塔内上下会有压差，塔内上部反吹气瞬时压力会上升至1.0kg/cm
³
以上，这对全塔的反吹气覆盖是很有效的，吸附剂分子筛全床层的再生均匀性会大幅度提高，成品气的生产效率也会明显提高。实践结果表明，改造后的矿用防灭火制氮机的产氮量提高了10%左右。
51.本实用新型公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。
52.本实用新型的由反吹储罐、反吹气进气管、反吹气出气管、单向阀和反吹控制阀组成的反吹组件或装置不仅适用于双吸附塔的制氮制氧系统，对多吸附塔的制氮制氧系统同样适用，在应用于多吸附塔的制氮制氧系统时，只需相应增加反吹气出气管和反吹控制阀的数量，使之与吸附塔的数量相对应，连接或结构关系相配合即可。