[发明专利]高纯度氮气制取方法与装置

权利要求书

1.高纯度氮气制取方法，采用至少两个吸附塔的变压吸附工艺，其特征在于：该方法包括如下增强的控制目标气体转移和有效防止氧迁移的循环步骤：控制氧迁移第一步、控制氧迁移第二步和加以控制的预充压、控制清洗步骤，所述循环步骤在该两个吸附塔间异相进行。

2.根据权利要求1所述的高纯度氮气制取方法，其特征在于当第一吸附塔处于吸附饱和时，从第一吸附塔向第二吸附塔进行由高压床向低压床的控制氧迁移第一步：将第一吸附塔的产物端与第二吸附塔的产物端连通，自第一吸附塔产物端向第二吸附塔的产物端进行加以控制流速的气体转移；与此同时，对两吸附塔进行加以控制的低流速排空。

3.根据权利要求2所述的高纯度氮气制取方法，其特征在于在控制氧迁移第一步后进行控制氧迁移第二步和加以控制的预充压：对第一塔进行低流速的卸压，与此同时，将来自防氧迁移平衡罐的气体对第二塔进行预充压，随后对第一塔进行较高流速的卸压，与此同时，将来自产品气缓冲罐的高纯度气体对第二塔进行预充压。

4.根据权利要求3所述的高纯度氮气制取方法，其特征在于在控制氧迁移第二步和加以控制的预充压步骤后进行控制清洗步骤，所述的控制清洗步骤是间隔清洗与抑制迁移相结合的清洗循环步骤：首先保持第二塔高速进料吸附，吸附后产物端的气体进入防氧迁移平衡罐，待防氧迁移平衡罐压力升高后再进入产品气缓冲罐，与此同时，对第一塔进行较高流速的卸压至接近常压；随后，防氧迁移平衡罐的气体重新返回一部分进入第一塔进行逆流的清洗过程，第二塔则继续吸附产气；所述的控制清洗步骤的间隔时间和清洗循环次数为任意间隔时间与任意次数。

5.根据权利要求4所述的高纯度氮气制取方法，其特征在于在控制清洗步骤中对第一塔以低流速持续输入清洗气体以抑制氧迁移，所述清洗气体来自防氧迁移平衡罐或产品气缓冲罐，或者是另外增加的之前收集了产品气体的新增缓冲罐。

6.根据权利要求5所述的高纯度氮气制取方法，其特征在于当第二塔吸附饱和时从第二塔向第一塔进行由高压向低压的气体转移，异相操作执行所述的增强的控制目标气体转移和有效防止氧迁移的循环步骤。

7.根据权利要求6所述的高纯度氮气制取方法，其特征在于所述的方法还包括原料空气预处理步骤；所述的第一塔或第二塔吸附饱和时，塔内的压力为6-10bar。

8.一种高纯度氮气制取装置，主要包括：两个或两个以上并列设置的、内部装填有碳分子筛的吸附塔；至少一个产品气缓冲罐；至少一个可选择性地向每个吸附塔提供原料气并能控制进气速率的进料管线；所述进料管线上设置有分别控制各塔进料的分进气控制阀和控制总进料速率的总进气控制阀；其特征在于还包括：

至少一个防氧迁移平衡罐；

至少一个连接在各吸附塔进料端之间、可在各吸附塔进料端之间控制物料转移并限制物料转移流率的管线，该管线上设置有总转移控制阀和分别控制各塔进料端物料转移流率的分转移控制阀；

至少一个连接在各吸附塔进料端之间直接用于卸压废排并能控制卸压速率的管线，该管线上设置有总卸压控制阀和分别控制各塔进料端卸压速率的分卸压控制阀；

至少一个管线设置在各吸附塔产物端之间，并在该管线上设置分别控制各吸附塔产物端的防迁移分控制阀，防氧迁移平衡罐通过防迁移总控阀和各防迁移分控制阀与各吸附塔产物端连通以控制清洗流率；

至少一个管线设置在各吸附塔产物端之间，并在该管线上设置分别控制各吸附塔产物端的产品气分控制阀，产品气缓冲罐通过产品气总控阀和各产品气分控制阀与各吸附塔产物端连通以控制清洗流率；

防氧迁移平衡罐与产品气缓冲罐通过控制氧迁移输出阀相连通。

9.根据权利要求8所述的高纯度氮气制取装置，其特征在于上述装置还具有至少一个对称的连接其中一个吸附塔吸附床层中部与另一吸附塔进料端、并能控制其中物料转移速率以便进行中点转移的管线；所述的装置还单独设置一个连接吸附塔产物端并能控制产物端之间物料转移的管线，所述管线上设置有气动控制阀。

10.根据权利要求9所述的高纯度氮气制取装置，其特征在于所述的防氧迁移平衡罐内装填有氧吸附剂；对一些纯度要求不是非常高的应用场合，所述的防氧迁移平衡罐装填的氧吸附剂为沸石或者防氧迁移平衡罐是未加装填料的空的平衡罐。