專利名稱：變壓吸附法制氮氣調(diào)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用變壓吸附法生產(chǎn)氮氣，加濕后送入庫中對水果、蔬菜、糧食、食品進行氣調(diào)保鮮的氣調(diào)設(shè)備背景技術(shù)目前隨著生活水平的提高，人們對綠色食品的需求量越來越大。尤其是北方地區(qū)受氣候影響，冬季很少生產(chǎn)新鮮蔬菜和水果，靠調(diào)運南方果菜成本又很高，這就迫使人們要想盡辦法去貯存夏秋季果菜，留作冬季食用；另外根據(jù)市場規(guī)律，夏秋季果菜價格比較低，如果貯存一段時間再上市，搞反季貿(mào)易，也會因果菜增值而獲得利潤，這些都提出一個如何使果菜保持新鮮的問題。隔絕氧氣、保持果菜新鮮度最好的方法是氣調(diào)保鮮技術(shù)，就是人為創(chuàng)造一種氣氛，合理調(diào)節(jié)貯存空間的氣體配比，果菜在適宜的氣氛條件下就會處于一種休眠狀態(tài)，原有的新陳代謝和呼吸等活動就會停止，即使是在常溫下，果菜也不會腐爛！經(jīng)過對比得知，氮氣正好是隔離氧氣、調(diào)節(jié)氣氛的最好氣體。
提到氮氣，現(xiàn)在有很多人把深冷空分方法生產(chǎn)的氮氣通到庫中趨趕氧氣，也有一些人用有機膜法制氮機為庫中充氮氣，還有人用變壓吸附法制氮機來為庫里充氮氣，然后把庫中氣體直接排空。這些方法對趨趕庫中的氧氣有效，但果菜存入庫中后，在很長一段時間內(nèi)要不斷釋放出二氧化碳和乙烯氣體，這些雜質(zhì)氣體不抽出，就會影響貯存效果，如果不斷充氮氣排出雜質(zhì)氣，就會使庫中先一步充入的氮氣又隨雜質(zhì)氣體排空，這樣就大比例增加貯存成本；無奈有的人又專門制作一種用于脫出二氧化碳的設(shè)備，還有專門脫出乙烯的設(shè)備，這些設(shè)備在使用過程中要用電加熱再生填料，這樣就會使庫內(nèi)溫度升高，破壞貯存條件；同時又增加了設(shè)備的制作成本，使設(shè)備占地面積大，操作麻煩，成本成倍提高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型就是要解決隨時去除氣調(diào)庫中二氧化碳和乙烯等技術(shù)問題，提供一種在制氮循環(huán)過程隨時去除對儲存蔬菜水果等有害的氣體及物質(zhì)的氣調(diào)機。
本實用新型的變壓吸附法制氮氣調(diào)機，有壓縮機組，與壓縮機組輸出管路并連交替工作的吸附器(主要是吸附柱)，與吸附器出口管路連接的排氣分布管。其特征在于壓縮機組的進氣管路連接著分布在氣調(diào)庫的吸氣管；吸附器(吸附柱)分別為帶有用來吸附氣體中氣態(tài)水的填料，用來吸附氣體中二氧化碳和乙烯的填料，用于吸附氣體中氧氣的填料(填料層)的吸附柱；或者吸附器(吸附柱)分層填制有用來吸附氣體中氣態(tài)水的填料層、用來吸附氣體中二氧化碳和乙烯的填料層、用于吸附氣體中氧氣的填料層。吸附氣體中氣態(tài)水的填料為氧化鋁顆粒層。用來吸附氣體中二氧化碳和乙烯的填料的炭素材料或分子篩材料層，是用金屬離子交換的活性炭顆粒，也可以是分子篩或硅膠顆粒。用于吸附氣體中氧氣的填料是碳分子篩?？諝鈮嚎s機組由空氣壓縮機1，風冷器2，電風扇3，冷卻銅管4，冷卻器5，制冷機6，分水罐7，過濾器8，吸附除油器9組成。吸附器主要是吸附柱及配合的組合閥門。吸附與排氣分布管之間還可以設(shè)置穩(wěn)壓罐13，流量計14，加濕器15，液位計16?？諝庠鰤汉蠼?jīng)風冷器和冷卻器冷凝排水，經(jīng)吸附除油后進入兩個吸附柱輪換產(chǎn)生氮氣，經(jīng)穩(wěn)壓計量后進入加濕器中用水飽和，通過氮氣分布管分別送到每個氣調(diào)庫中，再把庫中的混有雜質(zhì)氣的氣體引出，由壓縮機送入氣調(diào)機中分離，雜氣排空。交替工作的吸附柱高壓進氣管路并聯(lián)兩組閥門，其中一組閥門與再生排氣管連通，另一組閥門與壓縮機組的排出管路連通，交替工作的吸附柱低壓出氣管路分別設(shè)有并列的閥門，交替工作的吸附柱低壓出氣管路之間設(shè)置有連通管路并帶有均壓閥。凈化后的氣體經(jīng)過組合閥門10進入兩個吸附柱11中，組合閥門10由吸附柱上面的3個閥和吸附柱下面的4個閥共7個閥組成，閥門是氣動閥或電磁閥，由PLC程序控制器控制兩個吸附柱之間氣體的輪流切換。
本實用新型與已有技術(shù)相比，可以在一套循環(huán)構(gòu)成將使氣調(diào)庫內(nèi)的空氣不斷富集成氮氣，而且可以將氣調(diào)庫內(nèi)隨時產(chǎn)生的氣態(tài)水、二氧化碳、乙烯、氧氣及時去除，確保對氣調(diào)庫內(nèi)的蔬菜水果無害和儲存安全，并且不用單獨再設(shè)置去除二氧化碳、乙烯的循環(huán)設(shè)備。



圖1是本實用新型一種變壓吸附法制氮氣調(diào)機的示意圖，顯示氣調(diào)機各個主要組件之間的連接順序；圖2是兩個吸附柱內(nèi)部裝料的刨面圖和七個閥門之間的連接關(guān)系圖。
具體實施方式
實施例一、一種全功能變壓吸附法氣調(diào)保鮮機(附圖1)。是由空氣壓縮機1，風冷器2，電風扇3，冷卻銅管4，冷卻器5，制冷機6，分水罐7，過濾器8，吸附除油器9，組合閥門10，臺形吸附柱11，消音器12，穩(wěn)壓罐13，流量計14，加濕器15，液位計16，氮氣分布管17，雜氣排出管18和回氣管19組成。每一個部件的組成順序與上相同。
首先用空氣壓縮機為變壓吸附法制氮機提供穩(wěn)定帶壓的空氣。由于壓縮空氣的溫度會升高，所以在壓縮機出口安裝一臺風冷器2(有條件的地方也可以安裝水冷卻器)，用電風扇3為風冷器吹風散熱；被風冷的空氣進入冷卻器5內(nèi)，被冷卻銅管4進一步冷卻降溫到10℃以下，降低空氣露點以便進一步冷凝出水分，從分水罐7的底部排出；冷卻銅管4內(nèi)部流動的是制冷機6提供的低溫冷劑，制冷機組6一般由冷劑壓縮機、冷卻器、節(jié)流膨脹閥等關(guān)鍵部件組成，由冷劑壓縮機把高溫氣態(tài)的冷劑壓縮，在冷卻器中降溫液化，由膨脹閥節(jié)流汽化制冷，再把冷流體送到冷卻銅管4內(nèi)，達到為壓縮空氣降溫的目的；冷劑可以是氟里昂、液氨或不含氯的其他冷劑。
經(jīng)過冷卻分水后的空氣進入兩級精密過濾器分出冷凝的水滴和油滴，后一級濾出精度為0.01um，使壓縮空氣品質(zhì)達到ISO8573.1質(zhì)量等級1級。剩有0.001ppm的氣態(tài)揮發(fā)性油氛，我們用吸附除油器9中的活性炭將其徹底除盡，不含任何油氛的空氣通過組合閥門10進入吸附系統(tǒng)。
吸附器(吸附系統(tǒng))由兩個同樣大小體積的吸附柱11組成，每個吸附柱由耐壓金屬材料制成上小下大的臺形筒，這個臺形筒的截面可以是圓形，也可以是直邊多邊形或直曲相間的多邊形。這樣在里面裝入顆粒狀吸附劑、壓縮空氣從底部進入后，適合從下往上逐步減少被吸附組分吸附量的實際情況，同時在降壓解吸時，也可以減少從上到下逐步加重的局部氣體阻力，有利于快速排氣解吸。吸附柱11的底部殼體內(nèi)固定開滿小孔的金屬篩板作吸附劑的支撐板，篩板上面敷設(shè)金屬篩網(wǎng)，在篩板上面的殼體上開有手孔，底部封頭上開有氣體進出口；吸附柱11的上部一般由法蘭與封頭連接，封頭上開有氣體進出口。
吸附柱11內(nèi)從下到上裝有三種顆粒狀吸附劑，分別是最下層28是粒徑在1.56mm之間的圓球狀氧化鋁顆粒，用來吸附空氣中的氣態(tài)水；第二層29是用金屬離子交換的活性炭顆粒，也可以是分子篩或硅膠顆粒，用來吸附氣調(diào)庫中返回來的二氧化碳和乙烯氣體；第三層30是碳分子篩顆粒，用于吸附空氣中的氧氣。裝滿三種吸附劑的顆粒上部用篩板和篩網(wǎng)壓住，必要時用彈簧把篩板壓緊，避免吸附劑隨氣流浮動和磨損。
凈化空氣經(jīng)組合閥門10中的原料氣閥門21(見附圖2)進入吸附柱11A柱的底部，分別流經(jīng)吸附劑三個床層，在壓力作用下，水、二氧化碳、、乙烯、氧氣擴散到吸附劑孔內(nèi)而被吸附，氮氣不被吸附而得以富集，從吸附床頂部引出。當吸附劑吸附雜質(zhì)氣接近飽和時，閥門21關(guān)閉，空氣經(jīng)過閥門22進入吸附柱11的B中；A床底部的排氣閥23開啟，把吸附劑吸附的雜質(zhì)氣反向解吸經(jīng)過消音器12排到大氣中，使三種吸附劑得以再生。當B中的吸附劑吸附雜質(zhì)氣接近飽和時，閥門22關(guān)閉，空氣經(jīng)過閥門21進入吸附柱11的A中；B柱底部的排氣閥24開啟，把吸附劑吸附的雜質(zhì)氣反向解吸經(jīng)過消音器12排到大氣中，使三種吸附劑得以再生。兩個吸附柱輪換操作，可以使生產(chǎn)連續(xù)進行。輪換操作由組合閥門10按PLC控制器指令自動啟落來實現(xiàn)。
組合閥門10上部三個閥門中的中間一個閥門25是兩柱之間的均壓閥，當處于高壓狀態(tài)的吸附柱在準備解吸前，要把高壓氣體向剛剛解吸完畢處于常壓狀態(tài)的另一個吸附柱(比如B柱)均壓，同時剛剛解吸完畢處于常壓狀態(tài)的另一個吸附柱底部原料閥門(比如22閥門)與此均壓閥門同步啟動，從上下兩端共同完成對常壓柱的充壓步驟，原料閥門繼續(xù)開啟，均壓閥門提前關(guān)閉。這樣用原料氣和高壓柱頂部氣體來為常壓柱充壓的方法，避免了以前用高壓柱底部高濃度強吸附組分氣體對常壓柱充壓的弊端，同時可以省略底部均壓閥門。組合閥門10最上部的兩個閥門26和27，分別是兩個吸附柱的產(chǎn)品氣出口閥門，當?shù)蛪褐桓邏褐鋲和戤叾迷蠚饫^續(xù)升壓、均壓閥25關(guān)閉時，升壓柱頂部的產(chǎn)品氣出口閥門開啟，產(chǎn)品氮氣流入后步系統(tǒng)，兩個產(chǎn)品氣出口閥門26和27可以是氣動閥門.電磁閥門或單向止逆閥門。
產(chǎn)品氮氣從吸附柱頂部產(chǎn)出后進入穩(wěn)壓罐13混合，經(jīng)過流量計14計量后，從底部進入裝有水的飽和加濕器15中，氮氣用鼓泡形式穿過水層，使水汽化進入氮氣中，氮氣被水飽和加濕，再通過氮氣分布管17送到每個庫中。還可以用強制加濕辦法，在加濕器15中裝入一個等離子、或者超聲波、噴霧、濕膜、電極、蒸汽式加濕器，對氮氣強制加濕。
氮氣分布管17是由與氣調(diào)庫間相等數(shù)量的分支管組成，每個分支管上裝有一個閥門，當需要向?qū)膸熘谐涞獨鈺r閥門打開，其他閥門關(guān)閉。氮氣通過閥門進入庫中，因氮氣比重比空氣略小，所以氮氣管線吊裝在庫內(nèi)頂面上，根據(jù)庫的面積大小再決定分成多路，按照庫間的順向平行吊裝，每個分路管線上每隔一段距離打上2-8mm的小孔，氮氣從這些小孔中溢出分散在庫間上面，并不斷向下擴散，把庫內(nèi)原有的空氣、氧氣、二氧化碳、乙烯等氣體同時推向下面。
在庫間下面的周邊安裝有氣體回收管，上面分距離鉆有小孔，被氮氣推下來得雜質(zhì)氣體通過小孔進入管內(nèi)，由一根管路匯集，通過閥門與雜氣排出管18相連，由回氣管19統(tǒng)一送回到氣調(diào)機空氣壓縮機的入口中，經(jīng)過分離后由消音器12排空。雜氣排出管18上有與庫間數(shù)量相同的分支管路，每一支管路上都裝有一個閥門，用于每個庫房之間的切換。氮氣分布管17和雜氣排出管18都由塑料管或者金屬管制作，每個分支管上的閥門材質(zhì)與管路相同。
實施例二、為一套六間氣調(diào)庫配用的變壓吸附法制氮氣調(diào)機，變壓吸附法制氮氣調(diào)機，有壓縮機組，與壓縮機組輸出管路并連交替工作的吸附器(主要是吸附柱)，與吸附器出口管路連接的排氣分布管。壓縮機組的進氣管路連接著分布在氣調(diào)庫的吸氣管；吸附器(吸附柱)分層填制有用來吸附氣體中氣態(tài)水的填料層、用來吸附氣體中二氧化碳和乙烯的填料層、用于吸附氣體中氧氣的填料層。吸附氣體中氣態(tài)水的填料為氧化鋁顆粒層。用來吸附氣體中二氧化碳和乙烯的填料的炭素材料或分子篩材料層，是用金屬離子交換的活性炭顆粒，也可以是分子篩或硅膠顆粒。用于吸附氣體中氧氣的填料是碳分子篩?？諝鈮嚎s機組由空氣壓縮機1，風冷器2，電風扇3，冷卻銅管4，冷卻器5，制冷機6，分水罐7，過濾器8，吸附除油器9組成。吸附器主要是吸附柱及配合的組合閥門?？諝鈮嚎s機1是螺桿式，排氣量2.5m3/min，出口壓力0.7Mpa；風冷器2是翅片式，散熱面積2.6m2；電風扇3是葉片式，功率30w；冷卻銅管4尺寸φ16×12000mm，螺旋狀固定；冷卻器5是圓筒式，內(nèi)徑205mm；制冷機組6功率1.0P，氟里昂制冷；分水罐7是圓筒式，尺寸φ217×500mm；過濾器8分0.1μm和0.01μm兩級精度；吸附除油器9是圓筒式，尺寸φ217×1000mm，內(nèi)裝φ2×2mm的柱狀活性炭20kg；組合閥門10由七個閥門組成，原料氣閥21和22是DN25氣動閥；排氣閥23和24是DN32氣動閥；均壓閥25是DN15氣動閥；產(chǎn)品氣出口閥26和27是DN20單向止逆閥；兩個臺形吸附柱11截面是圓形，底面口徑φ500mm，上面口徑φ400mm，高1700mm；從下到上第一層裝φ3mm圓球氧化鋁顆粒20kg；第二層裝用金屬離子交換改性的φ2mm柱狀活性炭10kg；第三層裝碳分子篩115kg。穩(wěn)壓罐13是圓筒形，尺寸是φ400×1500mm；飽和器1 5是圓筒形，尺寸是φ350×1500mm，內(nèi)裝水深1200mm。
氮氣分布管17由聚乙烯塑料管制作，管內(nèi)徑32mm，六個分支管內(nèi)徑和塑料閥門通徑也是32mm，每個分支管進入庫內(nèi)分成兩道長12m的平行直管，每根直管上鉆4mm小孔60個；六間庫每個庫間下面周邊離地面100mm高固定內(nèi)徑45mm的聚乙烯塑料管38m，共鉆6mm小孔150個，中間由一個內(nèi)徑45mm的塑料管通過閥門與雜氣排出管18相連，再統(tǒng)一由回氣管19引回到空氣壓縮機入口。
經(jīng)過實際運行，制氮氣調(diào)機的產(chǎn)氣量30m3/h，氮氣濃度98％，每個容積480m3的氣調(diào)庫，經(jīng)過28.6個小時后，庫內(nèi)氧氣含量下降到2.3％，二氧化碳濃度1.6％，乙烯含量為零，氣體濕度86.2，達到了氣調(diào)庫所要求的氣氛標準。
權(quán)利要求1.一種變壓吸附法制氮氣調(diào)機，有壓縮機組，與壓縮機組輸出管路并連交替工作的吸附柱，與吸附柱出口管路連接的排氣分布管，其特征在于壓縮機組的進氣管路連接著分布在氣調(diào)庫的吸氣分布管，吸附柱分層填有填料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于交替工作的吸附柱高壓進氣管路并聯(lián)兩組閥門，其中一組閥門與再生排氣管連通，另一組閥門與壓縮機組的排出管路連通，交替工作的吸附柱低壓出氣管路分別設(shè)有并列的閥門，交替工作的吸附柱低壓出氣管路之間設(shè)置有連通管路并帶有均壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于吸附柱[11]帶有組合閥門[10]，組合閥門[10]由吸附柱上面的3個閥和吸附柱下面的4個閥共7個閥組成，閥門是氣動閥或電磁閥，閥門由PLC程序控制器控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于兩個吸附柱內(nèi)的吸附填料依次是氧化鋁顆粒層、用金屬離子交換的活性炭顆?；蚍肿雍Y或硅膠顆粒層、碳分子篩層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于兩個吸附柱[11]每個吸附柱內(nèi)部從下到上分別裝有球狀氧化鋁顆粒層、碳素材料或分子篩構(gòu)成的吸附劑層、碳分子篩層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于空氣壓縮機組是由空氣壓縮機[1]，風冷器[2]，電風扇[3]，冷卻銅管[4]，冷卻器[5]，制冷機[6]，分水罐[7]，過濾器[8]，吸附除油器[9]構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于吸附柱由組合閥門[10]，臺形吸附柱[11]，消音器[12]構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所說的制氮氣調(diào)機，其特征在于吸附器與排出管[[18]之間還連通有穩(wěn)壓罐[13]，流量計[14]，加濕器[15]，液位計[16]。
專利摘要變壓吸附法制氮氣調(diào)機，有壓縮機組，與壓縮機組輸出管路并連交替工作的吸附柱，與吸附柱出口管路連接的排氣分布管，壓縮機組的進氣管路連接著分布在氣調(diào)庫的吸氣分布管，吸附柱的填料分別為用來吸附氣體中氣態(tài)水、用來吸附氣體中二氧化碳和乙烯、用于吸附氣體中氧氣的填料層。從氣調(diào)庫抽出的氣體增壓后經(jīng)風冷器和冷卻器冷凝排水，經(jīng)吸附除油后進入兩個吸附柱輪換產(chǎn)生氮氣，經(jīng)穩(wěn)壓計量后進入加濕器中用水飽和，通過氮氣分布管分別送到每個氣調(diào)庫中。該制氮氣調(diào)機用于水果、蔬菜、糧食、食品和肉類的保鮮貯藏，效果非常好。
文檔編號B01D53/047GK2726319SQ20042003074
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者孫善林, 張永春 申請人:大連廣匯氣體設(shè)備有限公司