[发明专利]气体制备装置、气体制备方法和存储介质

说明书

本发明涉及气体分离技术领域，公开了一种气体制备装置、气体制备方法和存储介质。其中，气体制备装置包括顺序连通的压缩空气缓冲单元、气体分离单元以及气体缓冲单元；压缩空气缓冲单元包括：空气缓冲罐；主进气管；主出气管；旁路管；控制阀；止回阀；第一压力变送器，用于获取所述旁路管或所述气体分离单元的气压值；控制器。该技术方案在吸附初期可向吸附器输送大量的原料压缩空气，同时减少气体缓冲罐向所述吸附器回压的氮气量，吸附器压力在短时能得到快速提升，从而提高氮气产量，克服了现有技术的变压吸附制氮装置产氮量低、压力损失大、购置成本及安装空间大的问题。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体地涉及一种气体制备装置、气体制备方法和存储介质。

背景技术

如图1所示，变压吸附制氮装置一般由CG压缩空气缓冲单元、NGN氧氮分离单元、NT氮气缓冲单元组成。CG压缩空气缓冲单元由空气缓冲罐、安全附件组成；NT氮气缓冲单元组成由氮气缓冲罐、安全附件、过滤器、仪器仪表、程控阀等组成；NGN氧氮分离单元为制氮装置核心部分，由吸附器MS101(A)、吸附器MS101(B)、消音器、程控阀组、控制系统等组成，其中吸附器MS101(A)、吸附器MS101(B)内装填有用于吸氧产氮的碳分子筛。NGN氧氮分离单元工作过程分均压、吸附、解吸三工步，MS101(A)、MS101(B)两吸附器按均压、吸附、解吸顺序及固定周期交替运行，连续向末端氮气缓冲罐输送氮气。

吸附器MS101(A)、吸附器MS101(B)均设置有进气口、出气口、均压口、泄压口及程控阀。均压工步完成之后，吸附器MS101(A)、吸附器MS101(B)内压力值处于较低状态，接着进行吸附工步，吸附工步可根据吸附器压力值分为吸附初期、吸附中期及吸附末期。此时处于吸附初期的吸附器进气口、出气口程控阀开启，均压口、泄压口程控阀关闭。鉴于当前空气缓冲罐、氮气缓冲罐压力值较高，空气缓冲罐经过吸附器进气口程控阀向吸附器快速冲压，氮气缓冲罐经过吸附器出气口程控阀向吸附器快速回压，使得空气缓冲罐、处于吸附工步的吸附器、氮气缓冲罐处于相对压力平衡状态。随着原料压缩空气不断输送至空气缓冲罐，一部分原料压缩空气用于提升空气缓冲罐压力，另一部分原料压缩空气通过空气缓冲罐输送至吸附器，碳分子筛进行吸氧产氮工作。待处于吸附工步的吸附器压力高于氮气缓冲罐后，处于吸附工步的吸附器经过出气口程控阀向氮气缓冲罐输送氮气，由此可见势必造成以下不良效果。不良效果主要体现在以下几个方面：

(1)吸附工步时，一部分原料压缩空气用于提升空气缓冲罐压力，另一部分通过空气缓冲罐输送至吸附器，导致处于吸附工步的吸附器压力上升缓慢，致使制氮装置产氮量低。吸附工步时，氮气缓冲罐向处于吸附工步的吸附器回压的氮气量过多，导致氮气缓冲罐输出氮气谷值压力低，致使制氮装置压力损失大。

(2)吸附工步时，氮气缓冲罐向处于吸附工步的吸附器回压的氮气量过多，导致碳分子筛对氮气的吸附量增加，致使制氮装置产氮量低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中变压吸附制氮装置压力损失大、产氮量低、购置成本高及安装空间大的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种气体制备装置，所述气体制备装置包括顺序连通的压缩空气缓冲单元、气体分离单元以及气体缓冲单元；所述压缩空气缓冲单元包括：

空气缓冲罐，其具有进气口A和排气口A；

主进气管，其一端与所述进气口A连接；

主出气管，其一端与所述排气口A连接，另一端与气体分离单元连通；

旁路管，其一端与所述主进气管连通，另一端与所述主出气管连通；

控制阀，设置在所述主进气管上，位于所述主进气管与所述进气口的连接处和所述主进气管与所述旁路管的连接处之间；所述控制阀用于控制所述主进气管的气体流量；