一種帶氧氣回收系統的制氮裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體制備設備，更具體地說，它涉及一種帶氧氣回收系統的制氮
目.0
【背景技術】
[0002]變壓吸附制氮裝置，簡稱PSA制氮裝置，是一種先進的氣體分離裝置，在常溫制氣方面具有不可替代的地位。采用PSA制氮裝置進行制氮是一項在常溫下從空氣中直接制取氮氣的高新節能的分離技術，其利用壓縮空氣進入吸附塔后經除油、除水、除塵等一系列凈化后在變壓吸附作用下分離產生氮，由于動力學效應，氧在吸附塔內碳分子篩上的擴散速率明顯高于氮，在吸附未達到平衡時，氮在氣相中被富集起來，采用自動控制技術，可實現氮氣的連續生產。現有的PSA制氮裝置多采用如圖1所示的“八閥流程”的生產工藝，制氮效率及品質相對較低，而且只能單純產出氮氣，而分離出來含氧量較高的氣體則通過消聲器吸聲之后被當作廢氣排到大氣中，未能進行任何收集利用而白白浪費。公開號為CN203781845U的實用新型于2014年8月20日公開了一種錦綸6切片生產用的制氮機氧氣回收利用裝置，包括制氮機和鍋爐，制氮機的排氣口通過進氣管連接有一只氧氣貯罐，在所述進氣管上設有三通閥，三通閥上還連接有排氣管，所述進氣管上位于三通閥后方的位置設有單向閥，所述單向閥上并聯有旁通管，所述旁通管上先后設有第二單向閥和增壓輸送裝置；所述氧氣貯罐通過出氣管連接風機，在出氣管上設有閥門；所述風機通過送氣管連接有緩沖罐，所述緩沖罐通過吹風管連接所述鍋爐的進氣口，所述吹風管上設有第二風機。從制氮機排出的高氧廢氣可通過增壓輸送裝置增壓使氧氣貯罐具有較高的壓力，這個壓力可以和風機一起作用有效地輸送高氧廢氣。但該實用新型應用于錦綸6切片生產用的制氮機上，其結構與PS吸附制氮裝置有所不同，因此該實用新型的適用性有限。
【發明內容】
[0003]現有的PSA吸附制氮裝置制氮的效率及品質相對較低，而且對于分離出來含氧量較高的氣體缺少專門的處理，導致有益資源利用不足，為克服這些缺陷，本發明提供了一種既可提高制氮的效率及品質，又能對分離出的高氧氣體進行回收的帶氧氣回收系統制氮裝置。
[0004]本發明的技術方案是:一種帶氧氣回收系統的制氮裝置，包括第一吸附塔、第二吸附塔和成品罐，第一吸附塔和第二吸附塔的頂部間及底部間均通過輸氣管道相連，且各管道上均設有閥門，第一吸附塔和第二吸附塔的頂部輸氣管道與成品罐連通，第一吸附塔中部與第二吸附塔中部間連有中位管道，第一吸附塔和第二吸附塔間的底部輸氣管道與中位管道連通，中位管道上也設有閥門，第一吸附塔和第二吸附塔間的底部輸氣管道上連有氧氣回收裝置。第一吸附塔和第二吸附塔都可以通過內部的碳分子篩吸附輸入壓縮空氣中的氧氣，分離出氮氣，在其中一個吸附塔分離氮氣時，另一個吸附塔則進行再生，即通過內外壓差逼出被碳分子篩吸附的氧氣并排出，第一吸附塔和第二吸附塔循環交替地進行氮氣輸出和再生。傳統的八閥流程均壓工藝是使兩個吸附塔上下同時均壓，即均壓時各吸附塔頂部、底部閥門同時打開，實現第一吸附塔、第二吸附塔壓力平衡，當第一吸附塔吸附結束時，第一吸附塔內氮氣純度分布上高下低即為倒三角形分布，第一吸附塔、第二吸附塔開始上下均壓，均壓結束后，第二吸附塔內氮氣純度分布和第一吸附塔基本相同，第一吸附塔、第二吸附塔內氮氣基本都呈現上高下低狀分布，兩塔底部氮氣含量幾乎與在普通空氣中含量相同。而本裝置工作時所采用的均壓流程工藝不同于傳統的八閥流程工藝，當第一吸附塔吸附接近飽和后開始均壓時先將第一吸附塔吸中上部純度較高的氮氣引入再生脫附結束的第二吸附塔下部，按照第一吸附塔內氮氣純度的倒三角形分布特點進行均壓，再利用成品罐內的純氮回流沖冼第二吸附塔，均壓結束時，第二吸附塔內的氮氣純度從上到下都分布較高，通過再次吸附后出口氮氣純度會更高。該工藝比傳統的等時上下均壓工藝更節能更先進，制取的氮氣純度更高，同時降低了第二吸附塔內碳分子篩對氧氣的預吸附，提高了碳分子篩的利用率及碳分子篩的產氮率，而且可節省空氣耗用量。由于基于本裝置的這種不等時階梯式均壓流程可使得制氮純度和效率同時得到提高，因此比等時均壓流程更加合理、科學。
[0005]作為優選，中位管道上的閥門包括第七通斷閥和第八通斷閥，第七通斷閥和第八通斷閥間設有一連接支管，連接支管的另一端連在第一吸附塔和第二吸附塔間的底部輸氣管道上。設置第七通斷閥和第八通斷閥可以在既有的管路上靈活切換，根據本裝置的工藝需要建成第一吸附塔和第二吸附塔間的氣體輸送路徑，也可以方便地實現第一吸附塔和第二吸附塔間的功能互換。
[0006]作為優選，氧氣回收裝置包括從外到內依次套裝且同軸的外套管、中間套管和內套管，外套管的頂端設置有出氣接管，出氣接管的端口焊接有法蘭，外套管、中間套管和內套管的頂部端口均分別焊接有頂部封蓋，外套管、中間套管的底部端口設置在同一底部封蓋上并與底部封蓋焊接，外套管的頂部封蓋中央開有排氣孔，出氣接管與排氣孔配合并與外套管的頂部封蓋焊接，底部封蓋的中央開有進氣孔，進氣孔小于排氣孔，進氣孔與內套管配合，內套管的進氣端凸出于底部封蓋外并與底部封蓋焊接，內套管的進氣端端口也焊接有法蘭，內套管進氣端的外周面、頂面分別與中間套管進氣端的內周面、頂面間留有空隙，中間套管進氣端的外周面、頂面也分別與外套管進氣端的內周面、頂面間留有空隙，中間套管的周面上開有多個沿周向均布的小孔，位于中間套管以內部分的內套管周面上也開有多個沿周向均布的小孔。現有的制氮機組上通常沒有設置氧氣回收裝置，分離出的高氧氣體通常直接排出，制氮機組內的氣體壓力較高，排出噪音很大，為此一般在制氮機組排出口設置了消音裝置，消音裝置中設有一定厚度的吸音棉，聲波在多孔性吸音材料中傳播時，受摩擦和粘滯阻力，聲能轉化為熱能而耗散掉，余下的少量高氧氣體直接排到大氣中，雖然消除了噪音，但含氧量較高的氣體卻被浪費。本氧氣回收裝置工作時，壓縮空氣通過進氣管流入內套管，經過內套管壁面上的小孔減壓降噪后進入內層減壓腔膨脹，再穿過中間套管壁面上的小孔進入外層減壓腔再次減壓膨脹，衰減后的壓縮空氣通過排氣口從出氣接管排出到專門的收集容器中，完成了壓縮空氣的消音降噪排空過程，由于內部沒有吸音棉，氣流是暢通的，不存在聲能轉化為熱能而耗散掉問題，這樣既消除了排氣噪音，又沒有浪費分離出的氧氣。
[0007]作為優選，第一吸附塔和第二吸附塔的底部均設有氣體擴散結構，該氣體擴散結構包括氣體分流裝置、螺旋片旋風擴散裝置和多個瓷球構成的瓷球分流層，氣體分流裝置設于第一吸附塔和第二吸附塔底部的進氣口處，螺旋片旋風擴散裝置位于氣體分流裝置上方，瓷球分流層設于螺旋片旋風擴散裝置上方的第一吸附塔內腔底部。壓縮空氣經過氣體分流裝置進入第一吸附塔和第二吸附塔內，通過螺旋片旋風擴散裝置的分割，均流分散繼續深入第一吸附塔和第二吸附塔內部。在與惰性瓷球接觸后，壓縮空氣在瓷球間隙中沿不規則路徑逐步得到徹底分流，所有壓縮氣體得到充分利用，不會產生空氣死角。第一吸附塔下部設有特殊的氣流擴散分布裝置，使氣體在擴散時呈“S”螺旋形流動，和碳分子篩接觸時呈“W”型流動，這不僅大大降低了氣體對碳分子篩的沖擊力，也使氣體在吸附過程中更加均勻，并有效防止吸附“死角”和產生隧道效應，有利于提高氮氣純度和保證碳分子篩的使用壽命O
[0008]作為優選，所述瓷球分流層上方設有由干燥劑構成