專利名稱：復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種吸附塔，尤其是一種復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔。
技術(shù)背景變壓吸附Pressure Swing Adsorption,簡稱PSA是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，在常溫制 氣方面具有不可替代的地位。PSA變壓吸附制氮裝置是一項(xiàng)在常溫下從空氣中直接制取氮?dú)獾?高新、節(jié)能分離技術(shù)。是利用壓縮空氣經(jīng)除油、除水、除塵一系列的凈化后在變壓吸附作用下 分離產(chǎn)氮，由于動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，氧在碳分子篩上的擴(kuò)散速率明顯高于氮，在吸附未達(dá)到平衡時(shí)， 氮在氣相中被富集起來，采用進(jìn)口的PLC自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)的氮?dú)狻＞哂?設(shè)備緊湊、占地面積小、全自動(dòng)操作、運(yùn)行可靠、起停車快、運(yùn)行成本低、常溫生產(chǎn)和維修方 便等優(yōu)點(diǎn)，且氮?dú)獾募兌入S流量可適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，無污染環(huán)境，是一種高效的現(xiàn)場制氣裝置。碳分子篩是PSA制氮的核心部分，在其表面分布有大量的微孔，在一定的壓力下，它大量 吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等，而氮?dú)馕搅亢苌?，成為產(chǎn)品氣從吸附塔頂端流出， 當(dāng)壓力降低至常壓時(shí)，它所吸附的氧氣、二氧化碳、水分從碳分子篩內(nèi)釋放出來。PSA制氮就 是根據(jù)這一原理而產(chǎn)生的， 一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)吸附塔， 一塔吸附產(chǎn)氮， 一塔脫附再生，交 替循環(huán)，從而源源不斷地產(chǎn)生氮?dú)狻．?dāng)A吸附塔吸附接近飽和時(shí)，A、 B雙塔均壓,均壓結(jié)束后,A吸附塔逆向放壓的同時(shí)排出 氧等雜質(zhì),B塔開始吸附產(chǎn)氮，同時(shí)用適量的產(chǎn)品氮?dú)饣亓鞣创禌_洗A塔吸附床層，以徹底清 除殘留于吸附床層的吸附質(zhì)，實(shí)現(xiàn)徹底再生，為下一次吸附做準(zhǔn)備。目前吸附塔常見的結(jié)構(gòu)如圖l所示，當(dāng)壓縮氣體進(jìn)入吸附塔后，直接進(jìn)入百葉片旋風(fēng)裝 置，氣體呈現(xiàn)S型盤旋上升，透過錐形網(wǎng)篩直接與碳分子篩接觸，來完成簡單的氣體擴(kuò)散作用。在高純氮?dú)膺M(jìn)入頂端時(shí)也有一層過濾網(wǎng)篩來攔截分子篩。但是氮?dú)馐菑纳喜拷庸艹鋈ィ?這樣的話，出口氮?dú)獾目臻g體積也比較狹小，造成通量相對減小，同時(shí)把壓緊裝置的有效空 間也減小了。傳統(tǒng)的8閥均壓采用上下均壓，當(dāng)A塔吸附結(jié)束時(shí)，A吸附塔內(nèi)氮?dú)饧兌确植?上高下低，A.B塔開始上下均壓，均壓結(jié)束后，B吸附塔內(nèi)氮?dú)饧兌确植己虯塔基本一樣， 呈現(xiàn)上高下低狀分布。具體不足如下1、和碳分子篩接觸時(shí)壓縮空氣常壓露點(diǎn)只有-20'C左 右，空氣含水量1.07g/m'，碳分子篩吸水量是本專利的14倍。2、碳分子篩易受微油和水分 的污染，吸附性能和機(jī)械強(qiáng)度使用一段時(shí)間后有所下降，且因吸附過多水分而引起粉化、破 碎，使用壽命不能保證。3、氣流直接沖擊碳分子篩，易引起碳分子篩粉化、破碎，粉化的 碳粉易使閥門泄漏、卡死，故障率增加。4、空氣流速較快，碳分子篩吸附性能得不到充分 利用，對氮?dú)饧兌鹊奶岣哂绊戄^大。很難一步制取99.999%以上純度的氮?dú)?。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種具有保證碳分子篩使用壽命和提高碳 分子篩產(chǎn)氮率的復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，主要包括塔體，塔體的上部設(shè)有壓緊氣缸、頂桿、活塞、氣缸和填料缸，塔體內(nèi)設(shè)有分子篩。所述的填料缸下部設(shè)有第一弧形孔網(wǎng)板，氮?dú)獬隹谘b置設(shè)置在塔體內(nèi)部，其進(jìn)口與第一弧形孔網(wǎng)板相連通，其成品氮?dú)獬隹诖┻^塔體內(nèi)壁暴露于外；塔體的下部設(shè)有與分子篩接觸的第二椰墊，第二椰墊下面設(shè)有第二弧形孔網(wǎng)板，第二椰墊與第二弧形孔網(wǎng)板之間的空腔中設(shè)有干燥劑，第二弧形孔網(wǎng)板與下部開口處的螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置之間的空腔中設(shè)有瓷球，螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置通過氣體分流裝置與消聲氣出口、壓縮空氣入口相連通。所述的塔體上設(shè)有中部均壓裝置，該裝置的管道進(jìn)口向上延伸于塔體的中上部，其均壓氣出口穿過塔體內(nèi)壁暴露于外，用于對另一吸附塔進(jìn)行均壓。所述的活塞在壓緊面上設(shè)有用于隔離兼壓緊墊片的第一椰墊。所述的壓緊氣缸上設(shè)有碳位報(bào)警器。所述的塔體的下部位置處設(shè)有卸料裝置。本實(shí)用新型有益的效果是1、采用復(fù)合床結(jié)構(gòu)2、和碳分子篩接觸時(shí)壓縮空氣常壓露 點(diǎn)達(dá)-48'C以下，空氣含水量只有0.075g/m2，碳分子篩吸水量很少。3、保護(hù)碳分子篩不受微 油及水分的污染而導(dǎo)致吸附性能和機(jī)械強(qiáng)度的下降，延長碳分子篩的使用壽命。4、避免了 氣流直接沖擊碳分子篩，及高速?zèng)_擊造成的分子篩粉化、破碎現(xiàn)象。5、吸附塔下部設(shè)有的 氣流擴(kuò)散分布裝置和惰性瓷球，使氣體在擴(kuò)散時(shí)呈"S"螺旋形流動(dòng)，和碳分子篩接觸時(shí)呈 直線形流動(dòng)，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， 并有效防止吸跗"死角"和產(chǎn)生"隧道效應(yīng)"，有利于提高氮?dú)饧兌群捅ＷC碳分子篩的使用
壽命。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明壓緊氣缸l，碳位報(bào)警器2，氣缸3，頂桿4，活塞5，第一椰墊6，填料缸7 , 第一弧形孔網(wǎng)板8，氮?dú)獬隹谘b置9，分子篩IO，中部均壓裝置ll,第二椰墊12，第二弧形 孔網(wǎng)板13，卸料裝置14，干燥劑15，瓷球16，螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置17，氣體分流裝置18， 消聲氣出口19,壓縮空氣入口20,均壓氣出口21，成品氮?dú)獬隹?2,塔體23。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一歩說明-如圖2和圖3所示，這種復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，主要包括塔體23，塔體23的上部設(shè)有 壓緊氣缸l、頂桿4、活塞5、氣缸3和填料缸7，活塞5在壓緊面上設(shè)有用于隔離兼壓緊墊 片的第一椰墊6，塔體23內(nèi)設(shè)有分子篩10，塔體23的下部位置處設(shè)有卸料裝置14。所述的 填料缸7下部設(shè)有第一弧形孔網(wǎng)板8，氮?dú)獬隹谘b置9設(shè)置在塔體23內(nèi)部，其進(jìn)口與第一弧 形孔網(wǎng)板8相連通，其成品氮?dú)獬隹?22穿過塔體23內(nèi)壁暴露于外；塔體23的下部設(shè)有與 分子篩10接觸的第二椰墊12，第二椰墊12下面設(shè)有第二弧形孔網(wǎng)板13，第二椰墊12與第 二弧形孔網(wǎng)板13之間的空腔中設(shè)有干燥劑15，第二弧形孔網(wǎng)板13與下部開口處的螺旋片旋 風(fēng)擴(kuò)散裝置17之間的空腔中設(shè)有瓷球16，螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置17通過氣體分流裝置18與消聲氣出口 19、壓縮空氣入口 20相連通。所述的塔體上設(shè)有中部均壓裝置11，該裝置的管道進(jìn)口向上延伸于塔體23的中上部，其均壓氣出口21穿過塔體23內(nèi)壁暴露于外，用于對另一吸附塔進(jìn)行均壓。本實(shí)用新型采用上對下均壓裝置方式。也就是說，采用制氮機(jī)上端高純的氮?dú)鈦韺α硗庖粋€(gè)制氮吸附塔進(jìn)行均壓，這樣使得另外一吸附筒在吸附最初就有高純的氮?dú)夤┙o。工作原理及工作過程-本實(shí)用新型中壓縮空氣進(jìn)入吸附塔，通過氣體分流裝置18的氣體均流分散進(jìn)入螺旋片 旋風(fēng)擴(kuò)散裝置17。氣體呈不規(guī)則狀態(tài)與惰性瓷球16接觸，使得壓縮空氣在瓷球間隙中逐步 得到分流，不會產(chǎn)生空氣死角，所有壓縮氣體得到充分利用。在瓷球與碳分子篩之間還可以
加入了少量的氧化鋁來吸附壓縮空氣中微量水分。對進(jìn)入碳分子篩的空氣進(jìn)行更進(jìn)一步的干 燥，從而更好的保護(hù)碳分子篩。同時(shí)也繼續(xù)發(fā)揮著氣體擴(kuò)散分流的作用。為了避免長時(shí)間工作后氧化鋁與碳分子篩混合在一起，在兩者之間加入了一層第二椰墊12來作為隔離。本實(shí)用新型通過塔體上的中部均壓裝置11，采用10閥吸附工藝，比傳統(tǒng)的8閥工藝更 節(jié)能，效率更高，主要表現(xiàn)在均壓方式上，由于氮?dú)饧兌仍谖剿?nèi)呈階梯上升狀態(tài)分布， 上高下低，當(dāng)A吸附塔吸附接近飽和時(shí),先將A吸附塔吸中上部純度較高的氮?dú)馔ㄟ^均壓出 氣口21引入B吸附塔下部，再利用氮?dú)饩彌_罐內(nèi)的純氮回流沖冼B塔，均壓結(jié)束時(shí)，B吸附 塔內(nèi)的氮?dú)饧兌葟纳系较露挤植驾^高，通過再次吸附后出口氮?dú)饧兌葧?，該工藝不但?利于提高氮?dú)饧兌?，而且可?jié)省空氣耗用量。當(dāng)高純氮?dú)庾罱K到達(dá)吸附塔頂部時(shí)，碳分子篩的頂部有一層第一弧形孔網(wǎng)板8，氣體流 通體積大，讓氮?dú)鈴牡獨(dú)獬隹谘b置9的兩個(gè)進(jìn)氣管中流出。在吸附塔正上面有一只或多只氣 缸對碳分子篩10進(jìn)入壓緊。壓緊時(shí)用第一椰墊6作為隔離兼壓緊墊片，保障碳分子篩不會 受到強(qiáng)太的外力而粉碎。壓緊氣缸1上設(shè)有碳位報(bào)警器2，可以同時(shí)裝置有限位報(bào)瞥和最終 報(bào)警兩個(gè)滑片，來滿足分子篩沉降過程中的可監(jiān)測性。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成 的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，主要包括塔體(23)，塔體(23)的上部設(shè)有壓緊氣缸(1)、頂桿(4)、活塞(5)、氣缸(3)和填料缸(7)，塔體(23)內(nèi)設(shè)有分子篩(10)，其特征是所述的填料缸(7)下部設(shè)有第一弧形孔網(wǎng)板(8)，氮?dú)獬隹谘b置(9)設(shè)置在塔體(23)內(nèi)部，其進(jìn)口與第一弧形孔網(wǎng)板(8)相連通，其成品氮?dú)獬隹?22)穿過塔體(23)內(nèi)壁暴露于外；塔體(23)的下部設(shè)有與分子篩(10)接觸的第二椰墊(12)，第二椰墊(12)下面設(shè)有第二弧形孔網(wǎng)板(13)，第二椰墊(12)與第二弧形孔網(wǎng)板(13)之間的空腔中設(shè)有干燥劑(15)，第二弧形孔網(wǎng)板(13)與下部開口處的螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置(17)之間的空腔中設(shè)有瓷球(16)，螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置(17)通過氣體分流裝置(18)與消聲氣出口(19)、壓縮空氣入口(20)相連通。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，其特征是所述的塔體上設(shè)有中部均壓裝置(11)，該裝置的管道進(jìn)口向上延伸于塔體(23)的中上部，其均壓氣出口 (21)穿 過塔體(23)內(nèi)齄暴露于外，用于對另一吸附塔進(jìn)行均壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，其特征是所述的活塞(5)在壓緊面 上設(shè)有用于隔離兼壓緊墊片的第一椰墊(6)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，其特征是所述的壓緊氣缸(1)上設(shè) 有碳位報(bào)警器(2)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，其特征是所述的塔體(23)的下部 位置處設(shè)有卸料裝置(14)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合床結(jié)構(gòu)的吸附塔，塔體的上部設(shè)有壓緊氣缸、頂桿、活塞、氣缸和填料缸，塔體內(nèi)設(shè)有分子篩。填料缸下部設(shè)有第一弧形孔網(wǎng)板，氮?dú)獬隹谘b置設(shè)置在塔體內(nèi)部，其進(jìn)口與第一弧形孔網(wǎng)板相連通，其成品氮?dú)獬隹诖┻^塔體內(nèi)壁暴露于外；塔體的下部設(shè)有與分子篩接觸的第二椰墊，第二椰墊下面設(shè)有第二弧形孔網(wǎng)板，第二椰墊與第二弧形孔網(wǎng)板之間的空腔中設(shè)有干燥劑，第二弧形孔網(wǎng)板與下部開口處的螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置之間的空腔中設(shè)有瓷球，螺旋片旋風(fēng)擴(kuò)散裝置通過氣體分流裝置與消聲氣出口、壓縮空氣入口相連通。本實(shí)用新型有益的效果是1.采用復(fù)合床結(jié)構(gòu)；2.碳分子篩吸水量很少。3.有利于提高氮?dú)饧兌群脱娱L碳分子篩的使用壽命。
文檔編號B01D53/047GK201023020SQ200720107078
公開日2008年2月20日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月9日
發(fā)明者何彥甫, 侯秋華, 彭海波, 王國祥 申請人:杭州天利空分設(shè)備制造有限公司