一种节能的分子筛制氮机组的制作方法

1.本实用新型涉及制氮机技术领域，尤其涉及一种节能的分子筛制氮机组。


背景技术：

2.在蒽醌法双氧水生产过程中，氢气作为主要原材料与工作液在钯催化剂的作用下进行加氢反应，但氢气为易燃易爆危险化学品，为避免其燃烧爆炸，需要用氮气等惰性气体对氢气进行置换。
3.目前，采用常温变压吸附制氮机组制备氮气，其变压吸附的原理为吸附剂在不同的压力下对吸附介质有不同的吸附容量，在一定的压力下对被分离的气体混合物的各组分又有选择性吸附的特性，在吸附剂选择性吸附的条件下，加压即可吸附除去原料气中的杂质组分，减压即可脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，制氮机组通常采用两个分子筛吸附塔，以循环交替地变换所组合的各吸附塔的压力，实现连续分离气体混合物的目的。现有技术中，无论用户用气多少或是否用气，每分钟均会切换一次吸附塔，且每次切换时均直接排走整个吸附塔内的气体，但是在用户的流量低于额定流量时，吸附塔在吸附的一分钟时间里对氧气并未达到吸附饱和，制氮机消耗的压缩空气量却与满负荷时一样，将造成压缩空气的浪费，能耗的损失。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决上述所提及的技术问题之一，提供一种节能的分子筛制氮机组，能够根据用户使用情况切换两个吸附塔的工作时间，达到节能效果。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种节能的分子筛制氮机组，包括依次连通的供氧模块、净化模块和储氮罐，还包括控制柜，所述净化模块包括两组吸附塔，两组所述吸附塔的输入端均与供氧模块连通，且输出端均与储氮罐连通，所述储氮罐的输入端上设有与控制柜电连接的输入氮气纯度分析仪，所述储氮罐的输出端上设有与控制柜电连接的氮气流量计，两组所述吸附塔的输入端上均设有与控制柜电连接的进气阀，两组所述吸附塔的输出端上均设有与控制柜电连接的出气阀；当所述氮气流量计所检测的流量值低于额定流量值时，所述控制柜能够根据输入氮气纯度分析仪监测的氮气纯度值情况控制两组所述进气阀和两组所述出气阀的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔与供氧模块和储氮罐的连通状态。
7.作为上述技术方案的改进，所述储氮罐的输出端上还设有与控制柜均电连接的压力传感器和输出氮气纯度分析仪，当所述氮气流量计检测的流量值低于额定流量值且所述压力传感器检测的压力值大于额定压力且输出氮气纯度分析仪检测的纯度值高压额定纯度时，所述控制柜能够根据输入氮气纯度分析仪监测的氮气纯度值情况控制两组所述进气阀和两组所述出气阀的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔与供氧模块和储氮罐的连通状态。
8.作为上述技术方案的改进，所述控制柜包括中央处理器，所述输入氮气纯度分析
仪、氮气流量计、压力传感器输出氮气纯度分析仪、两组所述进气阀和出气阀均与中央处理器电连接，所述中央处理器能够接收输入氮气纯度分析仪、氮气流量计、压力传感器和输出氮气纯度分析仪发送的实时测量值，并将实时测量值分别与内部预设的阈值进行比较，并根据比较结果分别控制两组所述进气阀和两组所述出气阀的打开或关闭。作为上述技术方案的改进，所述供氧模块包括依次连通的空气压缩机、干燥机和储氧罐，两组所述吸附塔的输入端均与储氧罐的输出端连通。
9.作为上述技术方案的改进，两组所述吸附塔的输入端分别通过两组进气管与储氧罐的输出端连通，且输出端分别通过出气管与储氮罐连通，两组所述进气阀分别设置在两组所述进气管上，两组所述出气阀分别设置在两组所述出气管上。
10.作为上述技术方案的改进，两组所述出气管均通过氮气输入管与储氮罐的输入端连通，所述输入氮气纯度分析仪设置在氮气输入管上。
11.作为上述技术方案的改进，所述空气压缩机为变频螺杆空压机。
12.作为上述技术方案的改进，所述中央处理器通过无线通讯模块与外界终端通讯连接。
13.作为上述技术方案的改进，所述中央处理器与触控屏电连接。
14.与现有技术相比本技术的有益效果是：
15.本实用新型的一种节能的分子筛制氮机组，在两组吸附塔和储氮罐之间增设输入氮气纯度分析仪，用于对吸附塔在制氮过程中生产的氮气进行实时取样并检测纯度，同时在储氮罐出口处配备气体流量计，用于实时检测用户的实际用氮量；当用户的实际用氮量小于额定流量时，如输入氮气纯度分析仪测量的氮气纯度高于额定纯度，即表示该工作中的吸附塔此时未对氧气达到吸附饱和，则继续让该吸附塔与供氧模块和储氮罐保持连通状态，不进行切换；直至该吸附塔吸附饱和且氮气实时纯度低于额定纯度时，再通过控制柜关闭该吸附塔的进气阀和出气阀，同时打开另一吸附塔的进气阀和出气阀，以切换到另一吸附塔进行吸附工作，确保工作吸附塔对氧气吸附饱和，达到节能目的。
附图说明
16.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
17.图1为本实用新型实施例的工作流程图一；
18.图2为本实用新型实施例的工作流程图二；
19.图3为本实用新型实施例的部分工作流程图。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它
可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件，当部件被称为“设置在中部”，不仅仅是设置在正中间位置，只要不是设置在两端部都属于中部所限定的范围内。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
22.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
23.如图1至图3所示，本实用新型提供了一种节能的分子筛制氮机组，包括依次连通的供氧模块10、净化模块20和储氮罐30，还包括控制柜40，所述净化模块20包括两组吸附塔21，两组所述吸附塔21的输入端均与供氧模块10连通，且输出端均与储氮罐30连通，所述储氮罐30的输入端上设有与控制柜40电连接的输入氮气纯度分析仪31，所述储氮罐30的输出端上设有与控制柜40电连接的氮气流量计32，两组所述吸附塔21的输入端上均设有与控制柜40电连接的进气阀22，两组所述吸附塔21的输出端上均设有与控制柜40电连接的出气阀23；当所述氮气流量计32所检测的流量值低于额定流量值时，所述控制柜40能够根据输入氮气纯度分析仪31监测的氮气纯度值情况控制两组所述进气阀22和两组所述出气阀23的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔21与供氧模块10和储氮罐30的连通状态。其中，两组所述吸附塔21均采用碳分子筛吸附塔。当所述氮气流量计32检测的流量值未低于额定流量值时，通过确定的时间间隔来控制两组所述进气阀22和两组所述出气阀23的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔21与供氧模块10和储氮罐30的连通状态即可，且在该确定的时间内吸附塔21能够对氧气吸附饱和。
24.本实用新型的一种节能的分子筛制氮机组，在两组吸附塔21和储氮罐30之间增设输入氮气纯度分析仪31，用于对吸附塔21在制氮过程中生产的氮气进行实时取样并检测纯度，同时在储氮罐30出口处配备气体流量计32，用于实时检测用户的实际用氮量；当用户的实际用氮量小于额定流量时，如输入氮气纯度分析仪31测量的氮气纯度高于额定纯度，即表示该工作中的吸附塔21此时未对氧气达到吸附饱和，则继续让该吸附塔21与供氧模块10和储氮罐30保持连通状态，不进行切换；直至该吸附塔21吸附饱和且氮气实时纯度低于额定纯度时，再通过控制柜40关闭该吸附塔的进气阀22和出气阀23，同时打开另一吸附塔的进气阀22和出气阀23，以切换到另一吸附塔进行吸附工作，确保工作吸附塔对氧气吸附饱和，达到节能目的。
25.在本技术的另一种具体实施方式中，为了进一步确定工作中的吸附塔21是否对氧气吸附饱和，所述储氮罐30的输出端上还设有与控制柜40均电连接的压力传感器33和输出氮气纯度分析仪34，当所述氮气流量计32检测的流量值低于额定流量值且所述压力传感器33检测的压力值大于额定压力且输出氮气纯度分析仪34检测的纯度值高压额定纯度时，所述控制柜22能够根据输入氮气纯度分析仪31监测的氮气纯度值情况控制两组所述进气阀22和两组所述出气阀23的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔21与供氧模块10和储氮罐50的连通状态。当同时满足实际用氮量小于额定流量、出口氮气压力高于设定压力及出口氮气纯度高于额定纯度三个条件的情况下，即可确定吸附塔21对氧气没有吸附饱和。
26.具体地，所述控制柜40包括中央处理器，所述输入氮气纯度分析仪31、氮气流量计32、压力传感器33输出氮气纯度分析仪34、两组所述进气阀22和出气阀23均与中央处理器
电连接，所述中央处理器能够接收输入氮气纯度分析仪31、氮气流量计32、压力传感器33和输出氮气纯度分析仪34发送的实时测量值，并将实时测量值分别与内部预设的阈值进行比较，并根据比较结果分别控制两组所述进气阀22和两组所述出气阀23的打开或关闭。
27.其中，所述中央处理器包括数据处理模块、比较模块和控制模块等，所述中央处理器的内部预设有输入氮纯度、氮气流量、氮气压力和输出氮纯度的阈值，当测量数据经过数据处理模块进入到比较模块中后，将这些数据与阈值进行对比，同时满足所述氮气流量计32检测的流量值低于额定流量值、所述压力传感器33检测的压力值大于额定压力且输出氮气纯度分析仪34检测的纯度值高压额定纯度时，如输入氮气纯度分析仪31监测的氮气纯度值高于阈值，即表示该工作中的吸附塔21此时未对氧气达到吸附饱和，则继续让该吸附塔21与供氧模块10和储氮罐30保持连通状态，控制模块则不发出切换指令；直至该吸附塔21吸附饱和且氮气实时纯度低于额定纯度时，控制模块即关闭该吸附塔的进气阀22和出气阀23，同时打开另一吸附塔的进气阀22和出气阀23，以切换到另一吸附塔进行吸附工作。
28.进一步，所述中央处理器还包括存储模块，所述中央处理器通过无线通讯模块与外界终端通讯连接，能够将数据传输至外界终端。此外，所述中央处理器与触控屏电连接，以便通过触控屏操控或调节中央处理器。
29.在本技术的具体实施方式中，所述供氧模块10包括依次连通的空气压缩机11、干燥机12和储氧罐13，两组所述吸附塔21的输入端均与储氧罐13的输出端连通。其中，所述空气压缩机11为变频螺杆空压机，当制氮吸附塔的吸附周期和切换频次都延长时，在满足产氮的供气压力前提下自动调节螺杆空压机功率，进一步达到节能目的。所述干燥机12用于对空气压缩机11制得氧气进行冷冻干燥处理，所述干燥机12和储氧罐13均为现有技术，本技术中不再详述。
30.进一步，两组所述吸附塔21的输入端分别通过两组进气管24与储氧罐13的输出端连通，且输出端分别通过出气管25与储氮罐30连通，两组所述进气阀22分别设置在两组所述进气管24上，两组所述出气阀23分别设置在两组所述出气管25上。两组所述出气管25均通过氮气输入管26与储氮罐30的输入端连通，所述输入氮气纯度分析仪31设置在氮气输入管26上。
31.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，包括供氧模块、净化模块、储氮罐和控制柜，所述供氧模块、净化模块和储氮罐依次连通，所述净化模块包括两组吸附塔，两组所述吸附塔的输入端均与供氧模块连通，且输出端均与储氮罐连通，所述储氮罐的输入端上设有与控制柜电连接的输入氮气纯度分析仪，所述储氮罐的输出端上设有与控制柜电连接的氮气流量计，两组所述吸附塔的输入端上均设有与控制柜电连接的进气阀，两组所述吸附塔的输出端上均设有与控制柜电连接的出气阀；当所述氮气流量计所检测的流量值低于额定流量值时，所述控制柜能够根据输入氮气纯度分析仪监测的氮气纯度值情况控制两组所述进气阀和两组所述出气阀的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔与供氧模块和储氮罐的连通状态。2.根据权利要求1所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，所述储氮罐的输出端上还设有与控制柜均电连接的压力传感器和输出氮气纯度分析仪，当所述氮气流量计检测的流量值低于额定流量值且所述压力传感器检测的压力值大于额定压力且输出氮气纯度分析仪检测的纯度值高压额定纯度时，所述控制柜能够根据输入氮气纯度分析仪监测的氮气纯度值情况控制两组所述进气阀和两组所述出气阀的打开或关闭，以切换两组所述吸附塔与供氧模块和储氮罐的连通状态。3.根据权利要求2所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，所述控制柜包括中央处理器，所述输入氮气纯度分析仪、氮气流量计、压力传感器输出氮气纯度分析仪、两组所述进气阀和出气阀均与中央处理器电连接，所述中央处理器能够接收输入氮气纯度分析仪、氮气流量计、压力传感器和输出氮气纯度分析仪发送的实时测量值，并将实时测量值分别与内部预设的阈值进行比较，并根据比较结果分别控制两组所述进气阀和两组所述出气阀的打开或关闭。4.根据权利要求1所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，所述供氧模块包括依次连通的空气压缩机、干燥机和储氧罐，两组所述吸附塔的输入端均与储氧罐的输出端连通。5.根据权利要求4所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，两组所述吸附塔的输入端分别通过两组进气管与储氧罐的输出端连通，且输出端分别通过出气管与储氮罐连通，两组所述进气阀分别设置在两组所述进气管上，两组所述出气阀分别设置在两组所述出气管上。6.根据权利要求5所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，两组所述出气管均通过氮气输入管与储氮罐的输入端连通，所述输入氮气纯度分析仪设置在氮气输入管上。7.根据权利要求4所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，所述空气压缩机为变频螺杆空压机。8.根据权利要求3所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，所述中央处理器通过无线通讯模块与外界终端通讯连接。9.根据权利要求8所述的一种节能的分子筛制氮机组，其特征在于，所述中央处理器与触控屏电连接。

技术总结
本实用新型公开了一种节能的分子筛制氮机组，包括依次连通的供氧模块、净化模块和储氮罐，还包括控制柜，所述净化模块包括两组吸附塔，两组所述吸附塔的输入端均与供氧模块连通，且输出端均与储氮罐连通，所述储氮罐的输入端上设有与控制柜电连接的输入氮气纯度分析仪，所述储氮罐的输出端上设有与控制柜电连接的氮气流量计，两组所述吸附塔的输入端上均设有与控制柜电连接的进气阀，两组所述吸附塔的输出端上均设有与控制柜电连接的出气阀。本实用新型能够根据用户使用情况切换两个吸附塔的工作时间，达到节能效果。达到节能效果。达到节能效果。


技术研发人员：杨平 董倞 黄丰 徐海生 刘阳富 黄立想
受保护的技术使用者：广西田东达盛化工科技有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/9/16