一種用於汽車頂棚生產的氮氣發生器的製作方法
2023-05-26 20:35:31
本發明涉及汽車生產領域，尤其涉及一種用於汽車頂棚生產的氮氣發生器。
背景技術：
現有的汽車頂棚生產一般採用冷發生產工藝，其工藝步驟為：底部的無紡布—放卷—撒玻纖—撒膠粘粉—放PU板—撒玻纖—撒膠粘粉—預熱加熱複合冷卻收板基板再與面飾一起冷模壓—切割—壓鉚固定—安裝附件—頂棚總成即可。
製備過程中需要純淨的氮氣，現有氮氣製備方法一般為三種，
1，電化學法制氮。在氫氣電解池的陰極(產氫氣一側)通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產水，宏觀上表現即為空氣中的氧氣被除去，剩餘氮氣。這種方法可以產出最高99.995％的氮氣，但有幾個明顯的缺陷：一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液，這種強鹼溶液與氣體直接接觸，對氣體質量有潛在影響，並有隨氣路輸出的可能性；二單位成本高，比如我公司生產的XYN-300型，標稱產氮300ml/min，實際穩定使用150ml/min，不適合做大流量氮氣發生器；三反應過程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質氣體並沒有涉及，並且反應過程對電解池製作技術要求很高，不合適的電解池製作技術會造成氮氣純度數量級的降低。這類氮氣發生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用於色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案；
2，膜分離制氮。高壓空氣通過中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，最終形成的產品氣純度最高可達99％，氣體流量>5000ml/min，並且可以累加使用，不影響產品質量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法膜分離制氮在工業上有不少的應用，在實驗室主要用於對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類發生器的主要優點是流量大，實驗室級別產品一般在50L/min上下，並可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。
3，PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產品氣為另一根解析，實現分子篩在線再生，整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。這類發生器可根據需要，調節氮氣的純度和流量，最高可生產99.999％的氮氣產品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據每個需求具體定製，我公司生產的型號末端帶P的即為此類產品，如XYN-5LP。PSA變壓吸附技術在工業中應用很廣泛，已發展幾十年，是很成熟的技術。技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數量減少，分子篩性能急劇降低。
上述製備工藝中第三種較為純淨，但是成本較大，且製備時需要經常對分子篩柱再生。另外兩種的不易控制和純淨度不高。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明提供一種用於汽車頂棚生產的氮氣發生器，節省了成本，提高了氮氣的純度。
為了實現上述技術目的，本發明採取如下技術方案：一種用於汽車頂棚生產的氮氣發生器，包括有箱體，所述箱體內設置分離室壁，所述分離室壁將箱體分成前部的膜分離室和後部的PSA變壓吸附室，所述膜分離室中部設置隔板，所述隔板將膜分離室形成上、下膜分離室，所述上膜分離室的頂端設置上進氣口，所述下膜分離室的側壁底端設置下進氣口，所述上膜分離室的分離室壁下部設置上出氣口，所述上出氣口連有微型氣泵，將膜分離後的氣體輸送到後部的PSA變壓吸附室中，所述下膜分離室的分離室壁上部設置下出氣口，所述下出氣口也連有微型氣泵，將膜分離後的氣體輸送到後部的PSA變壓吸附室中；
所述PSA變壓吸附室中橫向設置至少一個分子篩柱，所述箱體的PSA變壓吸附室後側壁上與其分子篩柱對應處設置出氣口，所述分子篩柱的出氣端也通過微型氣泵連在其相對應設置的出氣口上，所述出氣口通過管道連有收集罐。
進一步地，所述上膜分離室內設置上球形過濾膜，所述上球形過濾膜與上進氣口之間通過膜管連接，所述上球形過濾膜與所述上出氣口之間也通過膜管連接；所述下膜分離室內設置下球形過濾膜，所述下球形過濾膜與下進氣口之間通過也膜管連接，所述下球形過濾膜與所述下出氣口之間也通過膜管連接。
進一步地，所述上、下球形過濾膜和膜管的材質都為中空纖維膜。
本發明的技術特點和效果為：採用上、下球形過濾膜和膜管的上述設置可以將氮氣初步過濾，此步驟易於控制，且產生的氮氣也比較純，但是純度滿足不了本發明生產的需要，因此將初步過濾後的氮氣繼續通入到PSA變壓吸附室進行分子篩柱吸附，可以將氮氣純度進一步地提純，增加了分子篩再生的時間，因此也易於控制，且得到純淨的氮氣能夠達到生產的要求，且其純度也大於現有技術中氮氣的純度，因此節省了空間，提高了氮氣的純度，易於控制生產過程。
附圖說明
圖1是本發明的結構圖。
圖中：1為箱體；2為分離室壁；3為膜分離室；4為PSA變壓吸附室；5為隔板；6為上膜分離室；7為下膜分離室；8為上進氣口；9為下進氣口；10為上出氣口；11為微型氣泵；12為分子篩柱；13為出氣口；14為管道；15為收集罐；16為上球形過濾膜；17為膜管；18為下球形過濾膜；19為下出氣口。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
實施例1
請參照圖1，本發明提供一種用於汽車生產的氮氣發生器，包括有箱體1，箱體1內設置分離室壁2，分離室壁2將箱體1分成前部的膜分離室3和後部的PSA變壓吸附室4，膜分離室3中部設置隔板5，隔板5將膜分離室3形成上、下膜分離室6,7，上膜分離室6的頂端設置上進氣口8，下膜分離室7的側壁底端設置下進氣口9，上膜分離室3的分離室壁2下部設置上出氣口10，上出氣口10連有微型氣泵11，將膜分離後的氣體輸送到後部的PSA變壓吸附室4中，下膜分離室3的分離室壁2上部設置下出氣口19，下出氣口19也連有微型氣泵11，將膜分離後的氣體輸送到後部的PSA變壓吸附室4中；PSA變壓吸附室4中橫向設置至少一個分子篩柱12，箱體1的PSA變壓吸附室4後側壁上與其分子篩柱12對應處設置出氣口13，分子篩柱12的出氣端也通過微型氣泵11連在其相對應設置的出氣口13上，出氣口13通過管道14連有收集罐15，採用上、下球形過濾膜和膜管的上述設置可以將氮氣初步過濾，此步驟易於控制，且產生的氮氣也比較純，但是純度滿足不了本發明生產的需要，因此將初步過濾後的氮氣繼續通入到PSA變壓吸附室進行分子篩柱吸附，可以將氮氣純度進一步地提純，增加了分子篩再生的時間，因此也易於控制，且得到純淨的氮氣能夠達到生產的要求，且其純度也大於現有技術中氮氣的純度，因此節省了空間，提高了氮氣的純度，易於控制生產過程。
請參照圖1，上膜分離室3內設置上球形過濾膜16，上球形過濾膜16與上進氣口8之間通過膜管17連接，上球形過濾膜16與上出氣口10之間也通過膜管17連接；下膜分離室3內設置下球形過濾膜18，下球形過濾膜18與下進氣口9之間通過也膜管17連接，下球形過濾膜18與下出氣口19之間也通過膜管17連接，上、下球形過濾膜16,18和膜管17的材質都為中空纖維膜，防止未過濾的空氣進入到後面的PSA變壓吸附室，因此避免影響氮氣的純度。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。