一种低露点PSA制氮系统的制作方法

本实用新型涉及制氮系统领域，特别涉及一种低露点PSA制氮系统。

背景技术：

目前，公开号为CN203741043U的中国专利公开了一种高压制氮机，包括机架和安置于机架内依序连接的冷冻干燥装置、过滤装置、除油装置、制氮装置、低压氮气储气缸、高压压缩装置和高压氮气储气瓶；空气经冷冻干燥装置、过滤装置和除油装置处理后进入制氮装置，制备的氮气先缓存在低压氮气储气缸中，经高压压缩装置增压后储存在高压氮气储气瓶中，高压氮气储气瓶可以直接连接注塑机为其供氮。

这种制氮机虽然方便制备高压氮气不仅为生产提供便利，而且也便于搬运安装，厂房占地面积小，提高了厂房空间利用率；但是：这种制氮机不能降低露点，制得的氮气含水量高。

技术实现要素：

本实用新型是提供一种低露点PSA制氮系统，其具有能够降低氮气露点，提高氮气纯度的优点。

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：

一种低露点PSA制氮系统，包括依次通过管道连接的空压机、空气缓冲罐、C级过滤器、冷干机、T级过滤器、A级过滤器、制氮装置、氮气缓冲罐和氮气储气罐；所述制氮装置包括第一吸附塔和第二吸附塔，A级过滤器上设置有三通管，所述A级过滤器通过三通管与第一吸附塔和第二吸附塔的进气口分别连接；还包括出气管道和排气管道，所述第一吸附塔的进气口和第二吸附塔的进气口均连接至所述排气管道；第一吸附塔的出气口和第二吸附塔的出气口均连接至出气管道；所述排气管道上设置有消声器；其特征是：所述氮气缓冲罐和所述氮气储气罐之间还通过管道连接有无热吸附式干燥机。

通过采用上述技术方案，设置无热吸附式干燥机，能够吸收氮气中的水分，从而降低氮气的露点。

进一步设置：所述无热吸附式干燥机包括第一干燥塔和第二干燥塔，第一干燥塔的上方开设有第一出气口，在所述第一出气口接一管道，以所述管道为第一出气管路；第二干燥塔的上方开设有第二出气口，在所述第二出气口接一管道，以所述管道为第二出气管路；还设置有出气主管路，第一出气管路和第二出气管路均与出气主管路连接；所述出气主管路与氮气储气罐连接；第一干燥塔的下方开设有第一进气口，在所述第一进气口接一管道，以所述管道为第一进气管路；第二干燥塔的下方开设有第二进气口，在所述第二进气口接一管道，以所述管道为第二进气管路；还设置有进气主管路，第一进气管路和第二进气管路均与进气主管路连接；所述进气主管路与氮气缓冲罐连接。

通过采用上述技术方案，在工作状态时，氮气缓冲罐内的氮气通过无热再生吸附式干燥机进气口进入运转状态的干燥机主体，被吸附剂所吸收干燥，达到干燥目的。

进一步设置：所述第一干燥塔的下方开设有第一进气口，在所述第一进气口接一管道，以所述管道为第一排气管路；第二干燥塔的下方开设有第二进气口，在所述第二进气口接一管道，以所述管道为第二排气管路；还设置有排气主管路，第一排气管路和第二排气管路均与排气主管路连接；所述排气主管路与氮气缓冲罐连接。

通过采用上述技术方案，设置排气主管路，运转状态的干燥机主体在实行干燥时，另一个非运转状态的干燥机主体抽用部分干燥空气带出非运转状态的干燥机主体中的水分，待机续压之后，替换之前处于运转状态的干燥机主体，进而可以实现在不停机的状态下持续干燥气体。

进一步设置：所述排气主管路上设置有排气口，所述排气口上设置有消声器。

通过采用上述技术方案，在排气口上设置消声器，能够降低排气管路上排气的声音，防止噪声污染。

进一步设置：所述第一吸附塔或所述第二吸附塔上均包括壳体，所述壳体内设置有碳分子筛层和氧化铝层，所述氧化铝层设置于所述碳分子筛层的下方。

通过采用上述技术方案，氧化铝具有很强的吸水性，具有很强的吸附能力，设置氧化铝层，能够吸附进入吸附塔中的空气中的水分，经过吸附后提高空气的干燥程度；同时，将氧化铝层设置于碳分子筛层的下方，当氧化铝层中吸附的水因重力下落时，不会污染碳分子筛层；从而制得的氮气露点较低。

作为优选，所述第一吸附塔或所述第二吸附塔的出气口附近的壳体内填充有棕压垫。

通过采用上述技术方案，设置棕压垫，能够减少气流对出气口周围壳体的冲刷，延长吸附塔的使用寿命，同时也能起到一定的消除噪音的作用。

进一步设置：所述进气口的正上方设置有分流板；所述分流板与所述壳体之间设置有分流板支腿。

通过采用上述技术方案，设置分流板，当气流从进气管进入吸附塔的底部封头时，气流会冲击分流板，并从分流板的边沿溢出，从而对空气起到一定的缓冲和分散作用。

进一步设置：所述无热吸附式干燥机与所述氮气储气罐之间的管道上设置有流量计和压力传感器。

通过采用上述技术方案，设置流量计能够测量向氮气储气罐输送的氮气的流量，根据流量能够对制氮系统的生产速度进行调整，避免制氮系统生产速度过快导致系统压力过大；设置压力传感器，能够测得氮气储气罐的气体压力，根据氮气储气罐的压力能够得知氮气储气罐的储存状态，从而得出氮气储气罐是否已经储满。

进一步设置：所述氮气缓冲罐与所述无热吸附式干燥机之间设置有用于分析氮气比例是否符合要求的氮气分析仪，所述无热吸附式干燥机与所述氮气储气罐之间的管道上设置有关断阀门和排空阀门；所述关断阀门和所述排空阀门均通过所述氮气分析仪控制开启或关闭。

通过采用上述技术方案，设置氮气分析仪，能够分析制氮装置制得的气体中氮气的浓度比例，判断是否符合要求，从而控制关断阀门和排空阀门的开启或关闭，将合格的氮气通过关断阀门进入氮气储气罐，不合格的氮气通过排空阀门排出。

进一步设置：所述无热吸附式干燥机与所述氮气储气罐之间还设置有H级过滤器。

通过采用上述技术方案，设置H级过滤器，能够进一步去除气体中的油份。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过设置无热吸附式干燥机，能够吸收氮气中的水分，从而降低氮气的露点；

2、通过设置互为备用的第一干燥塔、第二干燥塔，可以实现在不停机的状态下持续干燥气体；

3、通过设置消声器，能够降低排气主管路上排气的声音，防止噪声污染；

4、通过设置氧化铝层，能够吸附进入吸附塔中的空气中的水分，经过吸附后提高空气的干燥程度，降低产出的氮气的露点；

5、通过设置分流板，能够使溢出的空气均匀四散，达到更好的气流分散效果。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是实施例中用于体现第一吸附塔的结构示意图。

图中，1、壳体；3、底部封头；31、球面段；32、直段；4、进气接管；5、分流板；51、分流板支腿；6、防冲板；61、第一孔板；62、棕垫；63、钢丝网层；64、第二孔板；7、氧化铝层；8、碳分子筛层；9、螺栓；10、螺母；12、空压机；13、空气缓冲罐；14、C级过滤器；15、冷干机；16、T级过滤器；17、A级过滤器；19、第一吸附塔；20、第二吸附塔；21、棕压垫；22、三通管；23、出气管道；24、排气管道；25、消声器；26、电控阀门；27、氮气缓冲罐；28、无热吸附式干燥机；29、氮气分析仪；30、第一干燥塔；33、第二干燥塔；34、第一进气管路；35、第二进气管路；36、进气主管路；37、第一出气管路；38、第二出气管路；39、出气主管路；40、排气主管路；41、阀门；42、流量计；43、压力传感器；44、H级过滤器；45、氮气储气罐；46、关断阀门；47、排空阀门；48、第一排气管路；49、第二排气管路。

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。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种低露点PSA制氮系统，如图1、2所示，包括通过管道依次连接的空压机12、空气缓冲罐13、C级过滤器14、冷干机15、T级过滤器16、A级过滤器17、制氮装置、氮气缓冲罐27、无热吸附式干燥机28和氮气储气罐45。空压机12用于抽取空气，空气缓冲罐13用于储存由空压机12抽取的空气并缓慢释放。C级过滤器14用于过滤空气中较大颗粒的水分和杂质。冷干机15用于冷却和压缩空气。T级过滤器16和A级过滤器17用于过滤空气中较小颗粒的杂质。制氮装置能够将空气中的氮氧分离，制得氮气。氮气缓冲罐27能够在一定程度上降低氮气的流速。无热吸附式干燥机28用于减少氮气中的水分，降低氮气的露点。氮气最终进入氮气储气罐45中备用。

制氮装置包括第一吸附塔19和第二吸附塔20。

第一吸附塔19包括壳体1，壳体1的顶部开设有出气口，壳体1的底部开设有进气口。进气口上连接有进气管道，进气管道上还连接有进气支管。

进气口的正上方设置有分流板5，分流板5为上凸的球面型，分流板5与壳体1之间设置有分流板支腿51，分流板5通过分流板支腿51与壳体1固定连接。

分流板5的上方还设置有防冲板6，防冲板6自下而上包括第一孔板61、棕垫62、钢丝网层63和第二孔板64。第一孔板61和第二孔板64上对应的位置开设有通孔，螺栓9穿过第一孔板61和第二孔板64上的通孔，并与螺母10连接，从而实现第一孔板61和第二孔板64的固定连接。防冲板6用于进一步分散气体。

防冲板6的上方设置有用于吸附水分的氧化铝层7。

氧化铝层7的上方设置有用于实现氮氧分离的碳分子筛层8。

出气口附近的壳体1内填充有棕压垫21。

第二吸附塔20的结构与第一吸附塔19的结构一致。

A级过滤器17上还连接有三通管22，三通管22的两支管分别与第一吸附塔19的进气支管和第二吸附塔20的进气支管连接。三通管22与第一吸附塔19的进气支管之间还设置有电控阀门26。三通管22与第二吸附塔20的的进气支管之间也设置有电控阀门26。

还设置有用于排出制得的氮气的出气管道23，出气管道23与第一吸附塔19的出气口连接，出气管道23与第一吸附塔19的出气口之间设置有电控阀门26。出气管道23还与第二吸附塔20的出气口连接，出气管道23与第二吸附塔20的出气口之间设置有电控阀门26。

还包括用于排出氧气的排气管道24。排气管道24与第一吸附塔19的进气管道连接，排气管道24与第一吸附塔19的进气管道之间连接有电控阀门26。排气管道24还与第二吸附塔20的进气管道连接，排气管道24与第二吸附塔20的进气管道之间也连接有电控阀门26。

排气管道24上还设置有排气口，排气口上设置有消声器25。

氮气缓冲罐27与无热吸附式干燥机28之间的管道上设置有氮气分析仪29，用于分析制氮装置制得的氮气中氮分子比例是否符合要求。

无热吸附式干燥机28包括第一干燥塔30和第二干燥塔33。

第一干燥塔30内部填充有用于将水分子和氮分子分离的分子筛。第一干燥塔30的顶部开设有第一出气口，第一干燥塔30的底部设置有第一进气口。

第二干燥塔33的结构与第二干燥塔33的结构一致，第二干燥塔33的顶部开设有第二出气口，第二干燥塔33的底部设置有第二进气口。

第一进气口上连接有第一进气管路34，第二进气口上连接有第二进气管路35。氮气缓冲罐27上设置有进气主管路36，进气主管路36与第一进气管路34和第二进气管路35分别连接。

第一出气口上连接有第一出气管路37，第二出气口上连接有第二出气管路38。氮气储存罐上设置有出气主管路39，出气主管路39与第一出气管路37和第二出气管路38分别连接。

还设置有用于排出水分的排气主管路40，排气主管路40与第一进气口之间设置有第一排气管路48，排气主管路40与第二进气口之间设置有第二排气管路49。第一排气管路48上设置有阀门41，第二排气管路49上也设置有阀门41。

排气主管路40上设置有排气口，排气口上也设置有消声器25。

无热吸附式干燥机28与氮气储气罐45之间的管道上设置有流量计42、压力传感器43和H级过滤器44。流量计42用于测量向氮气储气罐45输送的氮气的流量，压力传感器43用于测量氮气储气罐45的气体压力，H级过滤器44用于进一步去除气体中的油份。

无热吸附式干燥机28与氮气储气罐45之间的管道上还设置有关断阀门46和排空阀门47。关断阀门46和排空阀门47均为电动阀门41。关断阀门46和排空阀门47均与氮气分析仪29电连接，通过氮气分析仪29控制其开启或关闭。当氮气分析仪29测得氮气质量符合要求时，关闭排空阀门47，开启关断阀门46，合格的氮气经过无热吸附式干燥机28除水后存储至氮气储气罐45中。当氮气分析仪29得到氮气质量不符合要求时，关闭关断阀门46，开启排空阀门47，不合格氮气经过除水后能够顺畅地从排空阀门47排出。

本实施例的使用方式如下：空压机12将原料空气压缩后进入空气缓冲罐13中，空气缓冲罐13将空气中的大部分油、液态水、灰尘附着于容器壁后沉积到罐底。经过缓冲的空气进入经过C级过滤器14进行初级过滤油水，随后通过冷干机15进一步压缩空气，降低露点。随后经过T级过滤器16进行微量除水，A级过滤器17进行微量除油。将进化后的空气分别进入第一吸附塔19和第二吸附塔20。在第一吸附塔19或第二吸附塔20中，空气首先经过氧化铝层7进一步除水。然后经过碳分子筛层8吸附，空气中的氧分子被吸附在唉碳分子筛的微孔中，大量氮气以及少量氧气由壳体1顶部的出气口流出，完成制氮。

在第一吸附塔19制氮的同时，第二吸附塔20中吸附的氧分子经过进气管道、排气管道24以及消声器25进行排空，完成第二吸附塔20的脱氧。当第二吸附塔20制氮的同时，第一吸附塔19中吸附的氧分子经过进气管道、排气管道24以及消声器25进行排空，完成第一吸附塔19的脱氧。从而实现制氮装置的连续制氮。

随后，氮气经过氮气缓冲罐27，进入无热吸附式干燥机28中进行除水操作，最后合格氮气进入氮气储气罐45中进行存储，不合格氮气通过排空阀门47排出。

在无热吸附式干燥机28的第一干燥塔30在干燥的同时，第二干燥塔33中吸附的水分子经过进气口、排气主管路40以及消声器25排出，完成第二干燥塔33的脱水。当第二干燥塔33在干燥的同时，第一干燥塔30中吸附的水分子经过进气口、排气主管路40以及消声器25排出，完成第一干燥塔30的脱水。从而实现无热吸附式干燥机28的连续除水。

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。