一种PSA制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统的制作方法

本发明涉及气体分离与增压，具体涉及一种psa制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统。

背景技术：

1、变压吸附（psa）制氮技术因其工艺流程简单、自动化程度高、运行成本低等优势，广泛应用于化工、石油、电子等行业。传统psa制氮系统通常采用2个吸附塔交替工作，但存在压力波动较大、产氮效率受限的问题，尤其在后续需要高压氮气的场景中，单一增压设备难以兼顾增压比与运行稳定性。

2、现有技术中，高压氮气制备常采用“psa制氮+往复增压机”的组合方式，但存在以下缺陷：其一，传统2塔psa制氮系统的制氮流量波动大，氮气供气压力不稳定或需要大容量的缓冲罐，导致设备的整体外形尺寸过大，不利于成撬设计及公路运输；其二，往复增压机在实现高压缩比（排气压力至50mpa以上）时，设备振动问题亟待解决，另外，还存在活塞环及进气阀等易损件寿命短等问题。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种psa制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统，通过四对吸附塔优化 psa 制氮时序，结合“螺杆预增压+液驱终增压”的两级增压模式，实现高压氮气的稳定、高效制备，解决传统制氮系统压力波动大、增压系统易损件数量多及振动的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种psa制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统，包括螺杆空压机单元、空气预处理单元、psa制氮单元、螺杆增压机组和液驱增压机组，所述螺杆空压机单元、空气预处理单元、psa制氮单元、螺杆增压机组和液驱增压机组通过管线依次串联；

4、所述螺杆空压机单元包括五台螺杆空气压缩机，四用一备；

5、所述空气预处理单元包括风冷预冷器、一级粗过滤器、二级精密过滤器、冷干机、三级精密过滤器、四级超精密过滤器、空气流量计、工艺管道和阀门，组成除油、除水、除尘功能完备的撬体，整撬运行通过控制柜自动控制；

6、所述psa制氮单元包括一个空气缓冲罐、四对制氮吸附塔、一个氮气缓冲罐、程控阀、测量仪表、手阀和管路；

7、所述螺杆增压机组包括螺杆主机机头、电机和电控柜；

8、所述液驱增压机组包括液驱活塞式压缩机主机、液压油动力系统、氮气冷却器、管线、阀组和仪表控制系统。

9、优选地，四对所述制氮吸附塔并联设置，通过分组依次切入工作，实现吸附制氮-均压-解吸的高效循环，任何工作时序内，仅有一对吸附塔处于均压状态，其余三对吸附塔均为吸附制氮状态。

10、优选地，所述空气预处理单元和psa制氮单元之间设有压力传感器。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

12、（1）采用四对吸附塔的制氮模式，可以获得大排量氮气流量，同时确保可以降低压力波动幅度至±0.05mpa，长宽高尺寸可以控制在12×3.2×3.4米以内，能满足制氮撬整机道路运输需求。

13、（2）液驱增压机组采用液压动力系统，避开了易产生故障的往复活塞式压缩机结构，经济性强，液驱增压机的增压比可通过调节液压系统压力实现分级调节，调节精度为±0.5mpa，适应不同用户的高压氮气压力需求，长宽高尺寸可以控制在12.5×2.7×2.8米，能满足制氮撬整机道路运输需求。

14、（3）液驱增压机与螺杆增压机、螺杆空压机协同工作，均实现变频调节控制，排气压力段适应性强，满足不同注气压力和排量条件下的工作需求，排气压力控制范围25～100mpa，流量调节范围40%～100%，变频器的应用实现流量和压力按需调节，整体系统能耗较传统方案降低 20%-30%。

1.一种psa制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统，其特征在于：包括螺杆空压机单元（100）、空气预处理单元（200）、psa制氮单元（300）、螺杆增压机组（400）和液驱增压机组（500），所述螺杆空压机单元（100）、空气预处理单元（200）、psa制氮单元（300）、螺杆增压机组（400）和液驱增压机组（500）通过管线依次串联；

2.如权利要求1所述一种psa制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统，其特征在于：四对所述制氮吸附塔并联设置，通过分组依次切入工作，实现吸附制氮-均压-解吸的高效循环，任何工作时序内，仅有一对吸附塔处于均压状态，其余三对吸附塔均为吸附制氮状态。

3.如权利要求1所述一种psa制氮与两级增压协同的高压氮气制备系统，其特征在于：所述空气预处理单元（200）和psa制氮单元（300）之间设有压力传感器。