本實用新型涉及的是一種小型PSA和小型深冷空分的組合裝置，適用于氧氣氮氣總需求小，但高純度的客戶，屬于空分技術領域。

背景技術：

氧氣氮氣作為最廣泛使用的工業氣體，在鋼鐵、化肥、石化、化纖、乙烯、芳烴、煉油、電工、電子、注氮采油、煤氣化、煤化工、冶煉、電子等等行業都有廣泛的需求，是現代工業體系中不可或缺的重要組成部分，為了給經濟不發達地區產業升級和加速當地工業化發展，需要一種投資省、現場情況要求低、安全穩定、產量調節范圍大的小型制氧制氮設備，為用戶提供合格穩定的氮氣和氧氣產品，其設備具備足夠的備用余量以滿足復雜的現場條件。

在現場條件復雜，產品結構中氮氣產量較大，氧較少的情況下，如果只用PSA方式，雖然制取氮氣產品比較方便，但所能達到的氧純度較低，無法滿足高純氧的要求。如果只用空分設備，則產品調節范圍較小，高純氮氣的產量不能高于氧氣產量的2-3倍，氮氣產量受氧產量的限制；在氮氣產量大，高純氧產量少的或其他產品結構復雜的情況下，單獨采用以上兩種流程都不能完全滿足需求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的不足，而提供一種能在相同產品參數下降低整套設備的投資成本，即可以大量產出壓力氮氣，又可以產出高純壓力氧氣，其占地少，且調節能力強，設備移動方便，產品能力高，在交通或配套設施不足區域具有很大優勢的小型PSA和小型深冷空分的組合裝置。

本實用新型的目的是通過如下技術方案來完成的，一種小型PSA和小型深冷空分的組合裝置，它主要包括PSA制氮系統和空分制氧系統，一空壓機后分別通過PSA連接管和空分連接管連接于PSA制氮系統和空分制氧系統，其中所述的空分制氧系統包括通過空分連接管連接空冷塔并經過空冷塔連接分子篩純化器；所述的分子篩純化器后面接出兩路，一路連接于透平膨脹機的增壓端，并由增壓端出口連接于板式換熱器，并在該板式換熱器的中部設置抽出口連接于透平膨脹機的膨脹端，在該膨脹端的出口連接于板式換熱器，并在板式換熱器的出口連接于分子篩純化器和PSA制氮系統中的再生管路；另一路直接連接板式換熱器，并在該板式換熱器的接出口直接連接精餾塔的下塔；在下塔分別設置有富氧液空接出管和純液氮接出管，所述富氧液空接出管和純液氮接出管經過一過冷器后直接連接于精餾塔上塔；在上塔的底部設置有液氧接出管，該液氧接出管連通液氧貯槽；

所述上塔頂部設置有污氮氣引出管，該污氮氣引出管經過冷器和板式換熱器后連接于分子篩純化器的加熱器；

所述下塔的頂部設置有壓力氮氣抽出口，該壓力氮氣抽出口管接于板式換熱器，并在板式換熱器接出管之后相接于PSA氮氣產品的補充進氣管；

所述的PSA制氮系統，它包括汽水分離器、冷凍式干燥器、精密過濾器及空氣緩沖罐依次連接，所述汽水分離器通過前面的PSA連接管連接于空壓機的壓力空氣接出管，并在空氣緩沖罐后面連接于裝填吸附劑的變壓吸附裝置，有所述變壓吸附裝置直接或間接接出壓力氮氣產品輸送管，與所述補充進氣管并接。

作為優選：所述的空分精餾塔和板式換熱器安裝在冷箱中；所述的液氧儲槽包括兩臺并接并可切換的液氧真空儲槽，且其中至少一臺液氧真空儲槽自帶有增壓器，在兩臺液氧真空儲槽之后用低溫管道相接有一空溫式汽化器，在該空溫式汽化器上設置有純氧接出管，并通過該純氧接出管并接于從精餾塔上塔中直接接出的產品純氧接出管，并與氧氣用戶管網連接；

所述變壓吸附裝置之后還分別依次相接有氮氣緩沖罐、粉塵精濾器以及后氮氣緩沖罐，并在該后氮氣緩沖罐上設置有與補充進氣管并接的壓力氮氣產品輸送管。

本實用新型有效的利用了PSA和空分的優勢，避免了兩者的缺點；同時兩種不同的設備可以利用各自的優勢和產品作為互補，實現了1+1>2 的效果，最終擴展了整個系統的產品結構和調節范圍，節約了設備總體投資，占地面積和運行成本。

本實用新型的產量調節范圍大，而且相對于單個設備，本實用新型的能耗顯著降低；在工業水平較低，現場條件復雜的情況下可以長時間穩定運行，保證下游的用氣安全；對于開拓新興市場，服務“一帶一路”戰略有明顯的優勢；它具有結構組成合理，占地少，設備省，設備移動方便，產品能力高，在交通或配套設施不足的區域具有很大優勢等特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構組成流程圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型作詳細的介紹：圖1所示，本實用新型所述的一種小型PSA和小型深冷空分的組合裝置，它主要包括PSA制氮系統和空分制氧系統，一空壓機1后分別通過PSA連接管2和空分連接管3連接于PSA制氮系統和空分制氧系統，其中所述的空分制氧系統包括通過空分連接管3連接空冷塔4并經過空冷塔4連接分子篩純化器5；所述的分子篩純化器5后面接出兩路，一路連接于透平膨脹機的增壓端6，并由增壓端6出口連接于板式換熱器7，并在該板式換熱器7的中部設置抽出口連接于透平膨脹機的膨脹端8，在該膨脹端8的出口連接于板式換熱器7，并在板式換熱器7的出口連接于分子篩純化器5和PSA制氮系統中的再生管路9；另一路直接連接板式換熱器7，并在該板式換熱器7的接出口直接連接精餾塔10的下塔；在下塔分別設置有富氧液空接出管和純液氮接出管，所述富氧液空接出管和純液氮接出管經過一過冷器后直接連接于精餾塔10的上塔；在上塔的底部設置有液氧接出管11，該液氧接出管11連通液氧貯槽12；

所述上塔頂部設置有污氮氣引出管13，該污氮氣引出管13經過冷器和板式換熱器7后連接于分子篩純化器5的加熱器；

所述下塔的頂部設置有壓力氮氣抽出口，該壓力氮氣抽出口管接于板式換熱器7，并在板式換熱器7接出管之后相接于PSA氮氣產品的補充進氣管15；

所述的PSA制氮系統，它包括汽水分離器16、冷凍式干燥器17、精密過濾器18及空氣緩沖罐19依次連接，所述汽水分離器16通過前面的PSA連接管2連接于空壓機1的壓力空氣接出管，并在空氣緩沖罐19后面連接于裝填吸附劑的變壓吸附裝置20，有所述變壓吸附裝置20直接或間接接出壓力氮氣產品輸送管21，與所述補充進氣管15并接。

本實用新型所述的空分精餾塔10和板式換熱器7被布置安裝在冷箱中；所述的液氧儲槽12包括兩臺并接并可切換的液氧真空儲槽構成，且其中至少一臺液氧真空儲槽自帶有增壓器，在兩臺液氧真空儲槽之后用低溫管道相接有一空溫式汽化器21，在該空溫式汽化器21上設置有純氧接出管22，并通過該純氧接出管22并接于從精餾塔10的上塔中直接接出的產品純氧接出管23，并與氧氣用戶管網24連接；

所述變壓吸附裝置20之后還分別依次相接有氮氣緩沖罐25、粉塵精濾器26以及后氮氣緩沖罐27，并在該后氮氣緩沖罐27上設置有與補充進氣管15并接的壓力氮氣產品輸送管21。

本實用新型的工作流程是：原料空氣自空壓機吸入口吸入，經自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質；過濾后的空氣進入空壓機，經壓縮機壓縮后分為兩股；一股進入空冷塔冷卻后，進入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、乙炔和水分被吸附；分子篩純化器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。

經過分子篩純化器凈化后的空氣分為兩股：一股去膨脹機增壓機繼續增壓；剩下的空氣直接進入板式換熱器，被返流氣體冷卻至飽和溫度，出板式換熱器冷端直接進入下塔進行精餾。由膨脹及增壓后的空氣被冷卻后進入換熱器換熱后從中部抽出送入增壓透平膨脹機的膨脹端，膨脹后作為冷流體送回換熱器復熱后送出后作為分子篩和PSA的再生氣。

空氣經下塔初步精餾后，獲得富氧液空、純液氮，并經過冷器過冷后節流進入上塔。經上塔進一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，作為液氧產品送入液氧貯槽。

所述的液氧儲槽包括并接并可切換的兩臺，其中一臺儲槽中的液氧儲槽經過自增壓器的自增壓，壓力升高到下游所需后，經過空溫式氣化器氣化后作為產品送出。空分來的液氧送入第二臺儲槽。當第一臺儲槽中的液氧用光時，切換到第二臺儲槽輸出氧氣，液氧送入第一臺儲槽。兩個儲槽連續切換保證下游氣體穩定。

上塔頂部引出污氮氣經過冷器、板式換熱器復熱出冷箱后進入分子篩系統的加熱器，作為空分分子篩再生氣體和PSA再生氣。

下塔頂部抽出一定量的壓力氮氣，經板式換熱器復熱后出冷箱，作為PSA氮氣產品的補充送出。

從空壓機出來的另一股空氣送入PSA制氮系統：先送入冷干機除去部分水后再進入精密過濾器，使空氣的常壓露點低于-20攝氏度，過緩沖氣罐后進入裝填吸附劑的變壓吸附裝置，得到產品壓力氮氣。

PSA的再生氣用空分提供的低壓氮氣和反流空氣；PSA的壓力氮氣和空分產出的壓力氮氣回合后作為產品送出。