[发明专利]一种变压吸附浓缩臭氧的方法及其装置

说明书

本发明提供了一种变压吸附浓缩臭氧的方法及装置，其中所述的变压吸附装置包括至少四台吸附塔，每台吸附塔中均装有能选择吸附臭氧的吸附剂。当低浓度的臭氧气体通过吸附塔，每台吸附塔依次经历吸附、均压降、顺放、抽真空、冲洗、均压升、终冲等步骤，通过选择步骤的时间设计不同的工艺流程，通过多塔交替使用，实现对低浓度气体的连续操作，得到高浓度的臭氧气体。本发明提供的变压吸附浓缩臭氧方法，其在提高臭氧回收率的同时大幅提高臭氧的浓度，其提浓后的臭氧浓度可以比原料气臭氧浓度提高3~10倍。

技术领域

本发明涉及臭氧浓缩领域，具体涉及一种变压吸附浓缩臭氧的方法及其装置。

背景技术

臭氧（O₃）又称为超氧，是氧气(O₂)的同素异形体，具有较强的氧化特性和除臭、消毒杀菌、防腐保鲜效果，且臭氧分解之后不残留毒性，使其广泛应用于水处理、工业氧化、食品加工、水产养殖、消毒杀菌、医疗卫生等行业。

经研究报道，臭氧浓度越高，消毒效果越好、消毒时间也就越短、医疗的治愈率也越高。目前臭氧发生器已经相对成熟，一般通过在包含氧气的环境气体中进行放电来生产，然而目前这种臭氧发生器发生浓度范围大多在140mg/L之下，最高也就到170mg/L，这也就是说，现有的臭氧发生器输出的产物是臭氧和氧气的混合气体，并且氧气含量居多。

吸附分离技术是分离气体的有效方法，如果采用合适的吸附剂，利用变压吸附(Pressure Swing Adsorption，以下简称PSA)工艺对臭氧和氧气进行吸附分离，并分别对臭氧和氧气进行回收利用，将大大减少氧气的浪费，减小产氧设备的规模。但由于臭氧极不稳定，非常容易分解，因而对吸附剂和分离工艺的要求很高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种变压吸附浓缩臭氧的方法及装置，其中所述的变压吸附装置包括至少四台吸附塔，每台吸附塔中均装有能选择吸附臭氧的吸附剂。当低浓度的臭氧气体通过吸附塔，每台吸附塔依次经历吸附、均压降、顺放、抽真空、冲洗、均压升、终冲等步骤，通过选择步骤的时间设计不同的工艺流程，通过多塔交替使用，实现对低浓度气体的连续操作，得到高浓度的臭氧气体。

具体的，本发明提供了这样一种变压吸附浓缩臭氧的方法，其为在包含至少4个吸附塔和至少2个缓冲罐的变压吸附装置内进行变压吸附，使得臭氧和氧气的混合气能够得到有效的分离和浓缩，所述的变压吸附装置还包括真空泵和管路系统，所述的吸附塔中均装有能选择吸附臭氧的吸附剂，并且每个吸附塔的变压吸附均依次由吸附、均压降、顺放、抽真空解吸、冲洗、均压升以及终充等循环步骤组成，四台吸附塔或多个吸附塔重复、交替且循环地进行上述循环操作，从而实现连续的高浓度臭氧的制备。其中：

（1）吸附（缩写为A）：从臭氧发生器产生的臭氧和氧气的混合气进入吸附塔，臭氧被吸附，吸附尾气从塔顶流出；

（2）均压降（缩写为ED）：高压吸附塔的气体流向低压吸附塔，把大部分未吸附的氧气以及因为压力降低解吸的少量臭氧排放到低压吸附塔，一方面提高解吸时的臭氧浓度，另一方面提高臭氧收率；

（3）顺放（缩写为P）：高压吸附塔的气体流向均压缓冲罐，把大部分未吸附的气体以及因为压力降低解吸的少量臭氧排放到均匀缓冲罐；

（4）抽真空解吸（缩写为V）, 通过真空泵把臭氧从吸附塔中抽出；

（5）冲洗（缩写为C），在解吸结束前，引出少部分均匀缓冲罐的气体，把吸附塔中解吸的臭氧加快赶出吸附塔；

（6）均压升（缩写为ER），接收高压吸附塔的均出气，快速提高低压塔的吸附压力；

（7）终充（缩写为FR），使用其它塔流出的吸附尾气把吸附塔压力提升到预定吸附压力。

为了更好的控制各吸附塔的循环时序，在一些优选的实施例中，所述的变压吸附装置还包括时序控制系统。