[发明专利]一种多塔循环变压吸附制氮的装置及方法

权利要求书

1.一种多塔循环变压吸附制氮的装置，其特征在于：包括空气源(5)、n+2个吸附塔、氮气源(6)、阀门、管路以及电气控制单元，n≥2；

所述阀门包括与所述n+2个吸附塔一一对应的n+2个吸附塔进气阀、n+2个吸附塔出气阀、n+2个吸附塔泄放阀以及n+2个吸附塔均压阀；

所述管路包括：空气总管(8)、氮气总管(9)、排放总管(10)、均压总管(11)；

各所述吸附塔的两端分别通过对应的吸附塔进气阀和吸附塔出气阀连接所述空气总管(8)和氮气总管(9)；吸附塔进气阀连接空气总管(8)，吸附塔出气阀连接氮气总管(9)；空气总管(8)由空气源(5)供气，氮气总管(9)由氮气源(6)供气；

同时，各所述吸附塔的两端还分别通过对应的吸附塔泄放阀和吸附塔均压阀连接所述排放总管(10)和均压总管(11)；吸附塔泄放阀连接排放总管(10)，吸附塔均压阀连接均压总管(11)；同一吸附塔对应的吸附塔进气阀和吸附塔泄放阀连接该吸附塔的进气口，同一吸附塔对应的吸附塔出气阀和吸附塔均压阀连接该吸附塔的出气口；

在电气控制单元的控制下，各吸附塔均按照动作1～9的编号顺序执行，动作1～9及其执行顺序如下：

1)吸附，所述吸附为引入空气排放高纯度氮气的恒压过程；

2)降压，所述降压为通过阀门管道排放高纯度氮气和排放低纯度氮气的压力下降过程；

3)逆放，所述逆放为通过阀门管道排放低纯度氮气的压力下降过程；

4)冲洗，所述冲洗为通过阀门管道引入高纯度氮气排放低纯度氮气的恒压过程；

5)等待一，所述等待为无气体进排的恒压过程；

6)均升，所述均升是各吸附塔在作为降压吸附塔时排放高纯度氮气回收的压力上升过程；

7)等待二，所述等待为无气体进排的恒压过程；

8)回放，所述回放为均升后排放高纯度氮气的压力下降过程；

9)升压，所述升压为引入处理空气和高纯度氮气的压力上升过程；

其中，所有吸附塔启动吸附动作的时间按照预设的时间间隔依序错开，并且，在任意连续的n个吸附塔进行吸附动作时，其余2个吸附塔作为均压塔执行均升和/或回放动作。

2.根据权利要求1所述的一种多塔循环变压吸附制氮的装置，其特征在于：吸附的时间与降压、逆放、冲洗、等待一、均升、等待二、回放和升压的总时间相等，降压、逆放、冲洗、等待一的总时间与均升、等待二、回放、升压的总时间相等，降压、逆放、冲洗、等待一的总时间与吸附时间的一半时间相等。

3.根据权利要求2所述的一种多塔循环变压吸附制氮的装置，其特征在于：各个吸附塔的吸附动作时序重叠呈阶梯状排列。

4.根据权利要求3所述的一种多塔循环变压吸附制氮的装置，其特征在于：所述n+2个吸附塔两端分别通过对应的吸附塔进气阀和吸附塔出气阀并联于所述空气总管(8)和氮气总管(9)之间；同时，所述n+2个吸附塔两端分别通过对应的吸附塔泄放阀和吸附塔均压阀并联于所述排放总管(10)和均压总管(11)之间。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种多塔循环变压吸附制氮的装置，其特征在于：所述电气控制单元还包括时间程序控制器，用于控制各个吸附塔执行动作1～9的时间；所述的n+2个吸附塔各自对应连接的管路中还设置有压力测点和/或温度测点。

6.利用权利要求1所述的装置进行多塔循环变压吸附制氮的方法。

7.根据权利要求6所述的多塔循环变压吸附制氮的方法，其特征在于：吸附的时间与降压、逆放、冲洗、等待一、均升、等待二、回放和升压的总时间相等，降压、逆放、冲洗、等待一的总时间与均升、等待二、回放、升压的总时间相等，降压、逆放、冲洗、等待一的总时间与吸附时间的一半时间相等。

8.根据权利要求7所述的多塔循环变压吸附制氮的方法，其特征在于：各个吸附塔的吸附动作时序重叠呈阶梯状排列。