[实用新型]一种膜分离与变压吸附组合式制氮系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及制氮系统领域，具体涉及一种膜分离与变压吸附组合式制氮系统。

背景技术

气调贮藏(可简称“CA”)是在冷藏基础上增加气体成分调节，通过对贮藏环境中温度、湿度、二氧化碳、氧浓度和乙烯浓度等条件的控制、抑制果蔬的呼吸作用延缓新陈代谢过程，能更好的保持果蔬的鲜度和商品性，延长贮藏期和销售货架期。气调库的主要设备有制氮机，以空气为原料，利用空气物理特性，将空气中的氧和氮分离主要有深冷空分法、碳分筛变压吸附法(PSA)和膜分离法等三种制氮方法，有膜分离制氮机和变压吸附制氮机两种制氮机。

目前市场上的膜分离制氮机需要的空氮比高，并且由于膜组等部件是进口产品，因此整套设备单价很高，简单的一根膜组就需要20000元左右，通常50立方米/小时的制氮机组需要3-4根膜组，加上其他配套设备，造价在20多万，成本居高不下，使客户接受起来较为困难。

高纯度的变压吸附制氮机需要采用进口碳碳分子筛，制造工艺比较复杂，以99％纯度的制氮机为例，50立方米/小时流量的制氮机，单独碳分子筛成本大约是3万多(国产碳分子筛适用于低纯制氮机使用)，虽然总造价比膜分离制氮机低，但是成本还是较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种膜分离与变压吸附组合式制氮系统，目的在于结合以上两种制氮方式的优点，摒弃高成本，同时又能达到氮气制作的效果。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种膜分离与变压吸附组合式制氮系统，由空气缓冲罐、空气处理系统、膜分离制氮机、自动排空系统、两台变压吸附制氮机以及成品氮气储罐依次连接而成，所述空气处理系统包括冷凝器以及电加热器，所述变压吸附制氮机底部设有进气阀，所述变压吸附制氮机体内进气阀上端安装有气流分布板，气流分布板上端安装有向下凹的筛板，所述筛板上均匀钻有3毫米直径小孔，且该小孔呈等腰三角形分布，所述筛板上端安装有分子筛，所述自动排空系统由氧分析仪以及PLC自动控制系统组成，其中PLC自动控制系统分别控制两台变压吸附制氮机。

本实用新型的优点和经济效果是：

1、本实用新型克服了传统制氮机成本高昂、维修困难、能源消耗高的技术难题，通过采 用将膜分离制氮机及变压吸附制氮机两项工艺进行结合，去掉了原来的冷干机部分，省电的同时，降低了故障率。

2、本实用新型通过采用进气阀处安装的气流分布板，从根本上解决了吸附塔下进气流均匀分布，提高碳分子筛效率，有效降低吸附塔高度，

3、本实用新型通过采用PLC自动控制系统控制两台变压吸附制氮机，使两塔交替循环，以实现连续生产。

附图说明

图1为本实用新型的连接关系示意图；

图2为本实用新型变压吸附制氮机的结构示意图(局部剖视)；

图3为本实用新型变压吸附制氮机的进气流向示意图；

图4为本实用新型筛板的结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。需要说明的是，本实施例是描述性的，不是限定性的，不能由此限定本实用新型的保护范围。

根据图1所示，一种膜分离与变压吸附组合式制氮系统，由空气缓冲罐、空气处理系统、膜分离制氮机、自动排空系统、两台变压吸附制氮机以及成品氮气储罐依次连接而成。而且，所述空气处理系统包括冷凝器以及电加热器。所述自动排空系统由氧分析仪以及PLC自动控制系统组成，其中PLC自动控制系统分别控制两台变压吸附制氮机。

压缩空气进入缓冲储罐，再经过空气处理系统处理后，进入膜组，采用膜分离技术分离氮气，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率不同。根据这一特性，当混合气体在膜两侧压力差的作用下，渗透速率相对快的气体，如水、氢气、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如氮气、一氧化碳和氩气等气体则被滞留在膜的侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。空气经膜分离技术分离出90-95％纯度的氮气，同时也去掉了压缩空气中的水份，然后进入吸附塔，采用变压吸附技术对其进行加压吸附、减压脱附。通过膜分离制氮机把氮气纯度一次做到90％左右，然后进入变压吸附制氮机，二次把纯度提升到99％以上，由于是从90-95％纯度的氮气纯化到99％，因此需要的原料气、模组和碳分子筛用量相对减少很多，通过试验结果证明，从成本和耗气量上都节约1/3左右。