一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置和方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置和方法，該裝置包括鼓風(fēng)機(jī)、吸附塔、第一均壓罐、第二均壓罐和氧氣收集設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)通過管道與吸附塔的底部連接，吸附塔通過管道分別與第一均壓罐和第二均壓罐連接，吸附塔的頂部通過管道與氧氣收集設(shè)備連接。采用了本發(fā)明專利技術(shù)的技術(shù)方案，能夠解決現(xiàn)有VPSA制氧工藝氧氣利用率低、吸附劑利用率低、設(shè)備造價高的缺點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置和方法
本專利技術(shù)涉及利用變壓吸附法制備氧氣的
，尤其涉及一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置和方法。
技術(shù)介紹
現(xiàn)在市場上小型制氧設(shè)備都采用變壓吸附法（PSA），其是一種利用多空固體吸附劑在一定壓力、溫度下，對混合氣體中不同組分具有選擇吸附的特性，實現(xiàn)混合氣體的分離技術(shù)。該技術(shù)工藝在常溫下解吸，不需要真空泵，但缺點明顯，電耗高、循環(huán)周期時間長。低壓吸附真空解吸（VPSA）法的吸附壓力高于大氣壓，一般在40～60Kpa，VPSA法是目前采用最多的一種制氧工藝，制氧電耗一般在0.15～0.2KWh/m3，裝置規(guī)模0～2000m3/h。目前小型的VPSA制氧設(shè)備主要以雙塔流程為主，其優(yōu)點是可以連續(xù)產(chǎn)氧，但缺點也很明顯，如壓力波動大、設(shè)備造價高、產(chǎn)品氧氣濃度低、氧氣收率低。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實施例期望提供一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置和方法，能夠解決現(xiàn)有VPSA制氧工藝氧氣利用率低、吸附劑利用率低、設(shè)備造價高的缺點。本專利技術(shù)實施例的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，包括鼓風(fēng)機(jī)、吸附塔、第一均壓罐、第二均壓罐和氧氣收集設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)通過管道與吸附塔的底部連接，吸附塔通過管道分別與第一均壓罐和第二均壓罐連接，吸附塔的頂部通過管道與氧氣收集設(shè)備連接，其中，鼓風(fēng)機(jī)用于將原料空氣壓縮后通過管道輸入吸附塔底部，并抽取吸附塔內(nèi)的氣體；吸附塔用于吸附產(chǎn)氧、順向放壓、真空解吸、清洗和充壓，輸出富氧氣體到第一均壓罐，輸出貧氧氣體到第二均壓罐，輸出氧氣到氧氣收集設(shè)備；第一均壓罐用于存儲從吸附塔輸入的富氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行清洗；第二均壓罐用于存儲從吸附塔輸入的貧氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行充壓；氧氣收集設(shè)備用于收集從吸附塔輸入的氧氣。優(yōu)選地，還包括第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門和第六閥門，其中，第一閥門一端與外界連通，另一端與鼓風(fēng)機(jī)連通；第二閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與吸附塔連通；第三閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與吸附塔連通；第四閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與外界連通；第五閥門一端與吸附塔連通，另一端與第一均壓罐連通；第六閥門一端與吸附塔連通，另一端與第二均壓罐連通。優(yōu)選地，還包括止回閥，止回閥一端連通吸附塔，另一端連通氧氣收集設(shè)備。優(yōu)選地，第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門和/或第六閥門是氣動切換閥。優(yōu)選地，氧氣收集設(shè)備進(jìn)一步包括氧氣緩沖罐、氧氣壓縮機(jī)、氧氣冷卻器和氧氣儲罐，其中，氧氣緩沖罐用于從吸附塔獲取氧氣，輸送給氧氣壓縮機(jī)；氧氣壓縮機(jī)用于將氧氣進(jìn)行壓縮，輸送給氧氣冷卻器；氧氣冷卻器用于冷卻氧氣，并輸送給氧氣儲罐；氧氣儲罐用于儲存氧氣。優(yōu)選地，鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)口處設(shè)置過濾器。優(yōu)選地，吸附塔底部安裝有分布器，分布器用于將原料空氣分布均勻。一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的方法，包括以下步驟：原料空氣經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入吸附塔底部，使吸附塔內(nèi)壓力增至第一氣壓范圍；吸附塔底部吸附劑吸附原料空氣中的水分和二氧化碳，原料空氣中的氮氣在原料空氣從吸附塔底部上升的過程中被吸附劑吸附，在吸附塔頂部獲得氧氣到氧氣緩沖罐；當(dāng)吸附劑吸附氮氣飽和時停止鼓風(fēng)機(jī)工作，將吸附塔中的富氧氣體順放至第一均壓罐，使得吸附塔內(nèi)壓力降至第二氣壓范圍；將吸附塔內(nèi)的貧氧氣體順放至第二均壓罐，使得吸附塔內(nèi)壓力降至第三氣壓范圍；鼓風(fēng)機(jī)抽取吸附塔內(nèi)的氣體，使得吸附塔內(nèi)壓力降至第四氣壓范圍，吸附劑吸附的水、二氧化碳和氮氣解吸，再生吸附劑；當(dāng)吸附塔內(nèi)壓力降至第四氣壓范圍時，采用第一均壓罐的富氧氣體對吸附塔進(jìn)行逆向吹掃，清洗再生的吸附劑，清洗過程中，吸附塔內(nèi)壓力保持不變；清洗結(jié)束后，鼓風(fēng)機(jī)停止抽取吸附塔內(nèi)氣體，采用第二均壓罐的貧氧氣體對吸附塔進(jìn)行升壓至第五氣壓范圍；重復(fù)以上步驟。優(yōu)選地，第一氣壓范圍為40千帕到50千帕；第二氣壓范圍為10千帕到30千帕；第三氣壓范圍為5千帕到20千帕；第四氣壓范圍為-40千帕到-50千帕；第五氣壓范圍為-20千帕到10千帕。優(yōu)選地，吸附劑包括三氧化二鋁、13X分子篩、鋰分子篩和/或沸石分子篩。本專利技術(shù)實施例所提供的單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置和方法，可從空氣中分離純度為80%～93%（體積百分比）的氧氣，產(chǎn)量規(guī)模低于2000Nm3/h的小型制氧設(shè)備，解決了現(xiàn)有VPSA制氧工藝氧氣利用率低、單位產(chǎn)量吸附劑用量大（吸附劑利用率低）、設(shè)備造價高等影響VPSA技術(shù)應(yīng)用的缺點。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例提供的單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)實施例提供的單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的流程圖。具體實施方式為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例和技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，顯然，所描述的實施例是本專利技術(shù)的一部分實施例，而不是全部實施例。基于本專利技術(shù)的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是設(shè)計一種單塔VPSA制備氧氣的裝置，包括1個吸附塔、1個鼓風(fēng)機(jī)、2個均壓罐和1個氧氣緩沖罐。各裝置之間用管道進(jìn)行連接，原料空氣在吸附塔內(nèi)進(jìn)行吸附和解吸，通過閥門的切換，鼓風(fēng)機(jī)既能給吸附塔充壓又能抽真空。低壓吸附真空解吸的一個周期內(nèi)都要經(jīng)過吸附產(chǎn)氧、順向放壓、真空解吸、清洗、充壓五個步驟。如無特別說明，本專利技術(shù)實施例中所用的壓力都為本領(lǐng)域常用的表壓。圖1為本專利技術(shù)實施例提供的單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該單塔低壓吸附真空解吸（VPSA）制備氧氣的裝置包括鼓風(fēng)機(jī)101、吸附塔102、第一均壓罐103、第二均壓罐104和氧氣收集設(shè)備，以及第一閥門106、第二閥門107、第三閥門108、第四閥門109、第五閥門110、第六閥門111和止回閥112，其中氧氣收集設(shè)備進(jìn)一步包括氧氣緩沖罐105、氧氣壓縮機(jī)、氧氣冷卻器和氧氣儲罐（未示出），第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門和/或第六閥門是氣動切換閥。鼓風(fēng)機(jī)采用型號為65m3/h的鼓風(fēng)機(jī)。吸附塔直徑2000mm，高度3200mm。鼓風(fēng)機(jī)通過管道與吸附塔的底部連接，吸附塔通過管道分別與第一均壓罐和第二均壓罐連接，吸附塔的頂部通過管道與氧氣收集設(shè)備連接，第一閥門一端與外界連通，另一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，第二閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與吸附塔連通，第三閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與吸附塔連通，第四閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與外界連通，第五閥門一端與吸附塔連通，另一端與第一均壓罐連通，第六閥門一端與吸附塔連通，另一端與第二均壓罐連通，止回閥一端連通吸附塔，另一端連通氧氣收集設(shè)備。鼓風(fēng)機(jī)將原料空氣壓縮后通過管道輸入吸附塔底部，并抽取吸附塔內(nèi)的氣體，吸附塔吸附產(chǎn)氧、順向放壓、真空解吸、清洗和充壓，輸出氧氣到氧氣收集設(shè)備，輸出富氧氣體到第一均壓罐，輸出貧氧氣體到第二均壓罐，第一均壓罐存儲從吸附塔輸入的富氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行清洗，第二均壓罐存儲從吸附塔輸入的貧氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行充壓，氧氣收集設(shè)備收集從吸附塔輸入的氧氣。其中，氧氣緩沖罐從吸附塔獲取氧氣，輸送給氧氣壓縮機(jī)，氧氣壓縮機(jī)將氧氣進(jìn)行壓縮，輸送給氧氣冷卻器，氧氣冷卻器冷卻氧氣，并輸送給氧氣儲罐，氧氣儲罐用于本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，其特征在于，包括鼓風(fēng)機(jī)、吸附塔、第一均壓罐、第二均壓罐和氧氣收集設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)通過管道與吸附塔的底部連接，吸附塔通過管道分別與第一均壓罐和第二均壓罐連接，吸附塔的頂部通過管道與氧氣收集設(shè)備連接，其中，鼓風(fēng)機(jī)用于將原料空氣壓縮后通過管道輸入吸附塔底部，并抽取吸附塔內(nèi)的氣體；吸附塔用于吸附產(chǎn)氧、順向放壓、真空解吸、清洗和充壓，輸出富氧氣體到第一均壓罐，輸出貧氧氣體到第二均壓罐，輸出氧氣到氧氣收集設(shè)備；第一均壓罐用于存儲從吸附塔輸入的富氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行清洗；第二均壓罐用于存儲從吸附塔輸入的貧氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行充壓；氧氣收集設(shè)備用于收集從吸附塔輸入的氧氣。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，其特征在于，包括鼓風(fēng)機(jī)、吸附塔、第一均壓罐、第二均壓罐和氧氣收集設(shè)備，鼓風(fēng)機(jī)通過管道與吸附塔的底部連接，吸附塔通過管道分別與第一均壓罐和第二均壓罐連接，吸附塔的頂部通過管道與氧氣收集設(shè)備連接，其中，鼓風(fēng)機(jī)用于將原料空氣壓縮后通過管道輸入吸附塔底部，并抽取吸附塔內(nèi)的氣體；吸附塔用于吸附產(chǎn)氧、順向放壓、真空解吸、清洗和充壓，輸出富氧氣體到第一均壓罐，輸出貧氧氣體到第二均壓罐，輸出氧氣到氧氣收集設(shè)備；第一均壓罐用于存儲從吸附塔輸入的富氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行清洗；第二均壓罐用于存儲從吸附塔輸入的貧氧氣體，并輸出給吸附塔進(jìn)行充壓；氧氣收集設(shè)備用于收集從吸附塔輸入的氧氣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，其特征在于，還包括第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門和第六閥門，其中，第一閥門一端與外界連通，另一端與鼓風(fēng)機(jī)連通；第二閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與吸附塔連通；第三閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與吸附塔連通；第四閥門一端與鼓風(fēng)機(jī)連通，另一端與外界連通；第五閥門一端與吸附塔連通，另一端與第一均壓罐連通；第六閥門一端與吸附塔連通，另一端與第二均壓罐連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，其特征在于，還包括止回閥，止回閥一端連通吸附塔，另一端連通氧氣收集設(shè)備。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，其特征在于，第一閥門、第二閥門、第三閥門、第四閥門、第五閥門和/或第六閥門是氣動切換閥。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單塔低壓吸附真空解吸制備氧氣的裝置，其特征在于，氧氣收集設(shè)備進(jìn)一步包括氧氣緩沖罐、氧氣壓縮機(jī)、氧氣冷卻器和氧氣儲罐，其中，氧氣緩沖罐用于從吸附塔獲取氧氣，輸送給氧氣壓縮機(jī)；氧氣壓縮...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳世文，劉新旺，王國超，鄭英杰，杜中山，王聰，宋東憲，
申請(專利權(quán))人：北京金大萬翔環(huán)?？萍加邢薰?/a>，北京佳合萬翔科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11