[发明专利]一种制氧设备及制氧方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体分离设备领域，更具体说，是涉及关于分子筛吸附的气体分离设备。

背景技术

变压吸附制氧是采用物理吸附的方法，使用的吸附剂是沸石分子筛(zeolite molecular sieve)。空气中的主要成分是氮气、氧气及其它稀有气体，它们的分子极性各不相同，其中氮气的极性较氧气的极性要大。沸石分子筛是一种极性吸附剂，在等温条件下，当吸附压力增加时，它对氮气的平衡吸附量要比氧气增加很多；当吸附压力减少时，它对氮气的平衡吸附量比氧气减少很多。利用沸石分子筛的这一特性，可采用加压吸附，减压解吸循环操作的方法制取氧气。

目前大部分PSA制氧设备都采用两塔吸附的方式对氧气进行分离，均采用“增压吸附-降压解吸-反吹清洗”的工艺流程，洁净而干燥的压缩空气经由电磁阀的启闭轮流进入吸附塔内，当压缩空气流入一个吸附塔进行氮气吸附、输出氧气时，另一个吸附塔则通过降低压力而使沸石分子筛将吸附的氮气释放，排放到大气中，当塔内的压力降至大气压时，扫气回路的电磁阀开启将一部分氧气引入进行么反吹洗，促进分子筛的解吸再生。当吸附床中的分子筛达到最大吸附量之前，通过电磁阀动作将空气切换到另一吸附床中进行分离，两个吸附塔交替工作，就完成了生产的连续进行。这样的制氧流程，其制氧时进气和排气都是非连续的，在反吹清洗阶段，由于需要较大气量使反吹时间过长，不能迅速提高吸附塔中的压力，而导致制备好的氧气没被充分利用，并且还需要为系统配置较大体积的空气和氧气储罐，该方法的缺点就是操作周期时间长，分离效率低，产品能耗大。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种制氧设备，它能克服上述缺陷，极大提高其制氧分离效率。

本发明的目的是这样实现的：一种制氧设备，其包含两个装填有沸石分子筛的吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A的进气管路设置有单向电磁阀V4、氮气排放管路设置有单向电磁阀V7、氧气输出管路设置有止逆阀CV1，所述吸附塔B的进气管路设置有单向电磁阀V5、氮气排放管路设置有单向电磁阀V8、氧气输出管路设置有止逆阀CV2，各所述氮气排放管与进气管均连在吸附塔的进气端，各所述氧气输出管连在吸附塔的出气端，所述制氧设备还包含有第三个装填有沸石分子筛的吸附塔C，所述吸附塔C的进气管路设置有单向电磁阀V6、氮气排放管路设置有单向电磁阀V9、氧气输出管路设置有止逆阀CV3；吸附塔A出气端和吸附塔B出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V1，吸附塔B出气端和吸附塔C出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V2，吸附塔C出气端和吸附塔A出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V3；吸附塔A、B、C的进气管路均接入总进气管路1，吸附塔A、B、C的氮气排放管路均接入总氮气排放管路2；吸附塔A、B、C的氧气输出管路均接入总氧气输出管路3。

所述制氧设备还有设置用导线与上述电磁阀V1至V9电连接的程序控制器。

本发明的另一目的是提供一种使用上述制氧设备的制氧方法，其技术方案是：

干燥压缩空气进入总进气管路1后，由程序控制器控制各电磁阀定时启闭，连续和周期性地包括以下步骤进行制氧：

(1)电磁阀V1、V4、V9开启，A塔进气，B塔向A塔加压直至压力平衡，C塔排氮，持续时间为t1；

(2)电磁阀V2、V4、V9开启，A塔继续进气，B塔向C塔反冲，C塔排氮，持续时间为t2；

(3)电磁阀V2、V4开启，A塔继续进气，B塔向C塔加压直至压力平衡，持续时间为t3；

(4)电磁阀V3、V4、V8开启，A塔继续进气，A塔向C塔加压，为C塔建立吸附压力，B塔排氮，持续时间为t4；

(5)电磁阀V3、V6、V8开启，C塔进气，A塔向C塔加压直至压力平衡，B塔排氮，持续时间为t5；

(6)电磁阀V1、V6、V8开启，C塔继续进气，A塔向B塔反冲，B塔排氮，持续时间为t6；

(7)电磁阀V1、V6开启，C塔继续进气，A塔向B塔加压直至压力平衡，持续时间为t7；

(8)电磁阀V2、V6、V7开启，C塔继续进气，C塔向B塔加压，为B塔建立吸附压力，A塔排氮，持续时间为t8；

(9)电磁阀V2、V5、V7开启，B塔进气，C塔向B塔加压直至压力平衡，A塔排氮，持续时间为t9；

(10)电磁阀V3、V5、V7开启，B塔继续进气，C塔向A塔反冲，A塔排氮，持续时间为t10；

(11)电磁阀V3、V5开启，B塔继续进气，C塔向A塔加压直至压力平衡，持续时间为t11；