CN111971251A - 一种移动式变压吸附氧气生产装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其包括串联操作的第一变压吸附段、第二变压吸附段和第三变压吸附段,第一变压吸附段通过速度选择型吸附剂吸附原料空气中的氧气;第二变压吸附段通过氮平衡选择型吸附剂吸附第一变压吸附段的解析气中的氮气等;第三变压吸附段脱除第二变压吸附段流出的富氧气体中的氮气;在一个循环周期中,第一变压吸附段至少依次经历吸附A和抽真空VC;第二变压吸附段至少依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER;第三变压吸附段至少依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER。采用本发明的技术方案的生产装置体积小、重量轻、使用方便和压力低,可以大大降低用氧成本和大幅度提高用氧安全性。
Description
技术领域
本发明涉及变压吸附技术领域,具体涉及一种移动式变压吸附氧气生产装置的方法。
背景技术
目前,在气割过程中所用的纯氧均是采用深冷装置制出纯氧后,用压缩机将纯氧压缩到12.5MPa以上装入特制的40升刚瓶中,然后运输到各个用户,而用户使用压力低于0.95MPa,耗费大量的人力和物力,不仅用氧成本高,而且安全性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种体积小、重量轻、随开随停、使用方便和压力低的移动式变压吸附纯氧生产装置新产品,大大降低用氧成本和幅度提高用氧安全性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种移动式变压吸附氧气生产装置的方法,此方法采用三段变压吸附串联操作,原料空气首先从第一变压吸附段的吸附塔底部进入干燥剂床层和速度选择型吸附剂床层,原料空气中的气态水绝大部分被干燥剂床层吸附,大部分氧气被速度选择型吸附剂床层吸附,大部分氮气和氩气从吸附塔出口排出,解析出来的气态水和富氧从第二变压吸附段的吸附塔底部进入干燥剂床层和氮平衡选择型吸附剂床层,富氧中的气态水绝大部分被干燥剂床层吸附,大部分氮气被氮平衡选择型吸附剂床层吸附,氧气和氩气以及少量氮气从吸附塔出口流出,然后,从第三变压吸附段的吸附塔底部再次进入氮平衡选择型吸附剂床层,大部分氮气被吸附下来,氧气和氩气以及少量氮气从吸附塔出口流出。第一变压吸附段的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A和抽真空VC两个变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段的吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段的吸附塔在一个循环周期中至少依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。
进一步,第一变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤之后增加均压降ED,同时在抽真空VC步骤之后增加均压升ER变压吸附工艺步骤。
进一步,第一变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤之后增加顺放PP步骤。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔在均压升ER步骤后增加最终升压FR变压吸附工艺步骤。
进一步,第三变压吸附段的吸附塔在均压升ER步骤后增加最终升压FR变压吸附工艺步骤。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔在逆放BD步骤之后增加第三段解吸气吹扫P3变压吸附工艺步骤。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔在第三段解吸气吹扫P3步骤之后增加第三段解吸气升压R3变压吸附工艺步骤。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔在均压降ED步骤后增加顺放PP步骤,同时在逆放BD步骤后增加吹扫P步骤。
进一步,第三变压吸附段的吸附塔在均压降ED步骤后增加顺放PP步骤,同时在逆放BD步骤后增加吹扫P步骤。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔在吹扫P步骤之后增加第三段解吸气升压R3变压吸附工艺步骤。
进一步,把第三变压吸附段的吸附塔解析气全部或部分返回与第一变压吸附段的富氧解析气混合。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔在逆放BD步骤之后增加抽真空VC变压吸附工艺步骤。
进一步,第三变压吸附段的吸附塔在逆放BD步骤之后增加抽真空VC变压吸附工艺步骤。
进一步,第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤的压力为0.18-0.22MPa(表压);第二变压吸附段和第三变压吸附段的吸附塔吸附A步骤的压力为0.9-1.2MPa(表压)。
进一步,第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤结束时出口气中氧气的浓度为7-12%(V)。
进一步,第二变压吸附段的吸附塔吸附A步骤结束时出口气中氧气的浓度为85~96%(V)。
进一步,第一变压吸附段的吸附塔下部装填活性氧化铝、上部装填碳分子筛;第二变压吸附段的吸附塔下部装填活性氧化铝、上部装填5A型分子筛或X型锂分子筛;第三变压吸附段的吸附塔内部装填5A型分子筛或X型锂分子筛。
进一步,原料空气进入第一段之前增加一个变压吸附干燥段,用于除去空气中的气态水,达到进入第一变压吸附段的吸附塔对水分的要求,同时第一段和第二变压吸附段的吸附塔内不再装填干燥剂床层。该变压吸附干燥段在一个循环周期中依次经历吸附A和吹扫P两个变压吸附工艺步骤,吹扫P步骤的气体来源于第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤出口的放空气和第二变压吸附段的吸附塔解析放空气。
进一步,干燥段装填活性氧化铝;第一变压吸附段的吸附塔内部装填碳分子筛;第二变压吸附段的吸附塔内部装填5A型分子筛或X型锂分子筛;第三变压吸附段的吸附塔内部装填5A型分子筛或X型锂分子筛。
本发明提供一种全新产品-移动式变压吸附纯氧生产装置,大大降低用氧成本,而且安全性大幅度提高,本移动式变压吸附纯氧生产装置体积小、重量轻、随开随停、使用方便,最高压力只有1.2MPa。
附图说明
图1是本发明实施例1各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图2是本发明实施例1的工艺流程图。
图3是本发明实施例2各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图4本发明实施例2、5和6的工艺流程图。
图5是本发明实施例3各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图6是本发明实施例3的工艺流程图。
图7是本发明实施例4各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图8是本发明实施例4的工艺流程图。
图9是本发明实施例5各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图10是本发明实施例7的工艺流程图。
图11是本发明实施例6各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图12是本发明实施例8的工艺流程图。
图13是本发明实施例7各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图14是本发明实施例9的工艺流程图。
图15是本发明实施例8各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图16是本发明实施例10的工艺流程图。
图17是本发明实施例9各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图18是本发明实施例11的工艺流程图。
图19是本发明实施例9各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图20是本发明实施例12的工艺流程图。
图21是本发明实施例11各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图22是本发明实施例12各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明,应当知晓,以下实施例只是为更好地理解本发明的技术方案所提供的的优选实施例,不作为对本发明所要求保护的权利要求范围的限定。
实施例1:
图1是本发明实施例1各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图2是本发明实施例1的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.05MPa(G)
如图2所示,鼓风机C0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A和T0101B组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过鼓风机(C0101)升压到5KPa进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,马上进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在15~20.8%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A和抽真空VC两个变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在60%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,两段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,鼓风机气量、两段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔:
⑴吸附A
原料空气经过鼓风机(C0101)升压到5KPa后,打开程控阀KV1A-1进入吸附塔T0101A升压,当升到吸附压力时,打开程控阀KV2A-1,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧气和不易吸附的氮和氩等组分打开程控阀KV2A-1从出口端排出放空,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氧气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0101A出口的氧气浓度大于20%(V)时,停止进气,此时吸附结束。
⑵抽真空VC
吸附塔T0101A吸附结束后,打开程控阀KV3A-1从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的气态水、二氧化碳、氧气及氮气等组分抽出来进入压缩机缓冲罐(V0201),使吸附剂得到再生,同时获得富氧中间气。
经过上述步骤后,吸附塔T0101A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0101A完全一样,只是在时间上相互错开。
第二变压吸附段
⑴吸附A
同时打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2和KV2A-2,第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后从底部进入吸附塔T0201A吸附剂床层升压,同时第二变压吸附段的吸附塔出口气通过程控阀KV2A-2从顶部对吸附塔T0201A进行升压,当升到吸附压力时,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地依次富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0201A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑷均压升ER
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3B-2,利用吸附塔T0201B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,尽量让吸附塔T0201A和T0201B压力相等。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
第三变压吸附段
⑴吸附A
同时打开第三变压吸附段的程控阀KV1A-3和KV2A-3,第二变压吸附段的吸附塔吸附A步骤流出的富氧混合气从底部进入吸附塔T0301A吸附剂床层升压,同时第三变压吸附段的吸附塔出口气通过程控阀KV2A-3从顶部对吸附塔T0301A进行升压,当升到吸附压力时,吸附塔T0301A中的吸附剂选择性地吸附富氧混合气中的氮气,不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-3从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301),经过稳压阀后送去使用(气割等),随着时间的推移,吸附剂吸附的氮气总量不断增加,当吸附塔T0301A吸附氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3C-3,吸附塔T0301A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0301C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0301A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-3,将吸附塔T0301A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑷均压升ER
吸附塔T0301A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3B-3,利用吸附塔T0301B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0301A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0301A升高压力,尽量让吸附塔T0301A和T0301B压力相等。
经过上述步骤后,吸附塔T0301A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0301A完全一样,只是在时间上相互错开。。
富氧压缩机(C0201)压缩的排气压力也可以低于到1.2MPa,主要根据使用需要来确定。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约30%。
实施例2:
图3是本发明实施例2各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图4是本发明实施例2的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图4所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,两段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、两段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔:
⑴吸附A
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)后,打开程控阀KV1A-1进入吸附塔T0101A升压,当升到吸附压力时,打开程控阀KV2A-1,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧气和不易吸附的氮和氩等组分打开程控阀KV2A-1从出口端排出放空,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氧气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0101A出口的氧气浓度大于7-12%(V)时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-1和KV3C-1,吸附塔T0101A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0101C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶抽真空VC
吸附塔T0101A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-1从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的气态水、二氧化碳、氧气及氮气等组分抽出来进入压缩机缓冲罐(V0201),使吸附剂得到再生,同时获得富氧中间气,当没有吸附塔抽真空时,打开程控阀KV12,真空泵与真空缓冲罐V0101连通。
⑷均压升ER
吸附塔T0101A抽真空VC结束后,打开程控阀KV3A-1和KV3B-1,利用吸附塔T0101B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0101A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0101A升高压力,尽量让吸附塔T0101A和T0101B压力相等。
经过上述步骤后,吸附塔T0101A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0101A完全一样,只是在时间上相互错开。
第二变压吸附段和第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例1的第二变压吸附段和第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约35%。
实施例3:
图5是本发明实施例3各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图6是本发明实施例3的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图6所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附顺放均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行顺放再进行均压和抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、顺放PP、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,两段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、两段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔:
⑴吸附A
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)后,打开程控阀KV1A-1进入吸附塔T0101A升压,当升到吸附压力时,打开程控阀KV2A-1,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧气和不易吸附的氮和氩等组分打开程控阀KV2A-1从出口端排出放空,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氧气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0101A出口的氧气浓度大于7-12%(V)时,停止进气,此时吸附结束。
⑵顺放PP
吸附结束后,打开程控阀KV3A-1和KV11,吸附塔T0101A内死空间气体从吸附塔出口排出放空,当压力降到0.08-0.12MPa(G)时,关闭程控阀KV11,顺放PP结束。
⑶均压降ED
顺放结束后,打开程控阀KV3C-1,吸附塔T0101A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0101C升压,尽量让两塔压力相等。
⑷抽真空VC
吸附塔T0101A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-1从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的气态水、二氧化碳、氧气及氮气等组分抽出来进入压缩机缓冲罐(V0201),使吸附剂得到再生,同时获得富氧中间气,当没有吸附塔抽真空时,打开程控阀KV12,真空泵与真空缓冲罐V0101连通。
⑸均压升ER
吸附塔T0101A抽真空VC结束后,打开程控阀KV3A-1和KV3B-1,利用吸附塔T0101B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0101A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0101A升高压力,尽量让吸附塔T0101A和T0101B压力相等。
经过上述步骤后,吸附塔T0101A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0101A完全一样,只是在时间上相互错开。
第二变压吸附段和第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例1的第二变压吸附段和第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约40%。
实施例4:
图7是本发明实施例4各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图8是本发明实施例4的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图8所示,空气压缩机C0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附顺放和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行顺放再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、顺放PP和抽真空VC变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,两段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、两段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔:
⑴吸附A
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)后,打开程控阀KV1A-1进入吸附塔T0101A升压,当升到吸附压力时,打开程控阀KV2A-1,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧气和不易吸附的氮和氩等组分打开程控阀KV2A-1从出口端排出放空,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氧气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0101A出口的氧气浓度大于7-12%(V)时,停止进气,此时吸附结束。
⑵顺放PP
吸附结束后,关闭程控阀KV1A-1,程控阀KV2A-1继续打开,吸附塔T0101A内死空间气体从吸附塔出口排出放空,当压力降到接近常压时,关闭程控阀KV2A-1,顺放PP结束。
⑶抽真空VC
吸附塔T0101A顺放PP结束后,打开程控阀KV3A-1从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的气态水、二氧化碳、氧气及氮气等组分抽出来进入压缩机缓冲罐(V0201),使吸附剂得到再生,同时获得富氧中间气。
经过上述步骤后,吸附塔T0101A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0101A完全一样,只是在时间上相互错开。
第二变压吸附段和第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例1的第二变压吸附段和第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约30%。
实施例5:
图9是本发明实施例5各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图4是本发明实施例5的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图4所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放和再加压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,两段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、两段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段
⑴吸附A
打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2,将第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入吸附塔T0201A吸附剂床层,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附气态水、二氧化碳及氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0201A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑷均压升ER
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3B-2,利用吸附塔T0201B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,尽量让吸附塔T0201A和T0201B压力相等。
⑸最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-2,打开程控阀KV2A-2,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0201A进行升压,直到接近第二变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例1的第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约40%。
实施例6:
图11是本发明实施例6各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图4是本发明实施例6的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图4所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放和再加压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放和再加压程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,三段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、三段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例5的第二变压吸附段相同。
第三变压吸附段
⑴吸附A
打开第三变压吸附段的程控阀KV1A-3,第二变压吸附段的吸附塔吸附A步骤从出口端流出的富氧混合气进入第三变压吸附段的吸附塔T0301A,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。随着时间的推移,吸附剂吸附的氮气总量不断增加,当吸附塔T0301A吸附氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3C-3,吸附塔T0301A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0301C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0301A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-3,将吸附塔T0301A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑷均压升ER
吸附塔T0301A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3B-3,利用吸附塔T0301B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0301A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0301A升高压力,尽量让吸附塔T0301A和T0301B压力相等。
⑸最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-3,打开程控阀KV2A-3,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0301A进行升压,直到接近第三变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0301A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0301A完全一样,只是在时间上相互错开。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约40%。
实施例7:
图13是本发明实施例7各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图10是本发明实施例7的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图10所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B、T0201C和T0201D组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、逆放、第三段解析气吹扫和再加压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压逆放和再加压程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、第三段解析气吹扫P3、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,三段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、三段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段
⑴吸附A
打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2,将第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入吸附塔T0201A吸附剂床层,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附气态水、二氧化碳及氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0201A均压降ED结束后,打开程控阀KV5A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑷第三段解析气吹扫P3
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV4A-2和KV6A-2,第三变压吸附段的吸附塔逆放BD步骤解析出来的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV4A-2进入吸附塔,然后经过程控阀KV6A-2从吸附塔T0201A底部排出放空。
⑸均压升ER
吸附塔T0201A第三段解析气吹扫P3结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,利用吸附塔T0201C均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,尽量让吸附塔T0201A和T0201C压力相等。
⑹最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-2,打开程控阀KV2A-2,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0201A进行升压,直到接近第二变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约45%。
实施例8:
图15是本发明实施例8各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图12是本发明实施例8的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图12所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附、均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B、T0201C和T0201D组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、逆放、第三段解析气吹扫、第三段解析气升压和再加压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、逆放缓冲罐V0302、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压、逆放和再加压程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、第三段解析气吹扫P3、第三段解析气吹扫R3、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,三段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、三段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段
⑴吸附A
打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2,将第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入吸附塔T0201A吸附剂床层,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附气态水、二氧化碳及氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0201A均压降ED结束后,打开程控阀KV5A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑷第三段解析气吹扫P3
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV4A-2和KV21,第三变压吸附段的吸附塔逆放BD步骤后期解析出来的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV4A-2进入吸附塔,然后经过程控阀KV5A-2从吸附塔T0201A底部排出放空。
⑸第三段解析气升压R3
吸附塔T0201A第三段解析气吹扫P3结束后,打开程控阀KV3A-2和KV22,逆放缓冲罐(V0302)的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV3A-2进入吸附塔T0201A升压,直到吸附塔T0201A与逆放缓冲罐(V0302)的压力相等。
⑹均压升ER
吸附塔T0201A第三段解析气升压R3结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,利用吸附塔T0201C均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,直到吸附塔T0201A和T0201C压力相等。
⑺最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-2,打开程控阀KV2A-2,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0201A进行升压,直到接近第二变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
第三变压吸附段
⑴吸附A
打开第三变压吸附段的程控阀KV1A-3,第二变压吸附段的吸附塔吸附A步骤从出口端流出的富氧混合气进入第三变压吸附段的吸附塔T0301A,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。随着时间的推移,吸附剂吸附的氮气总量不断增加,当吸附塔T0301A吸附氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3C-3,吸附塔T0301A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0301C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶逆放BD
吸附塔T0301A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-3和KV31,将吸附塔T0301A内气体逆向放入逆放缓冲罐(V0302),吸附塔T0301A与逆放缓冲罐(V0302)压力接近后,关闭程控阀KV31,再打开程控阀KV21。
⑷均压升ER
吸附塔T0301A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3B-3,利用吸附塔T0301B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0301A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0301A升高压力,尽量让吸附塔T0301A和T0301B压力相等。
⑸最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-3,打开程控阀KV2A-3,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0301A进行升压,直到接近第三变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0301A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0301A完全一样,只是在时间上相互错开。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约45%。
实施例9:
图17是本发明实施例9各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图14是本发明实施例9的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图14所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附、均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、顺放缓冲罐V0202、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B、T0201C和T0201D组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、顺放、逆放、吹扫、第三段解析气吹扫、第三段解析气升压和最终升压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、逆放缓冲罐V0302、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附均压、逆放和最终升压程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、顺放PP、逆放BD、顺放气吹扫P、第三段解析气吹扫P3、第三段解析气吹扫R3、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,三段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、三段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段
⑴吸附A
打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2,将第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入吸附塔T0201A吸附剂床层,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附气态水、二氧化碳及氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附A结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成第三段解析气升压R3步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶顺放PP
均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-2和KV23,吸附塔T0101A内死空间气体从吸附塔出口排出进入顺放缓冲罐(V0202),当压力降到0.38-0.42MPa(G)时,关闭程控阀KV4A-2和KV23,顺放PP结束。
⑷逆放BD
吸附塔T0201A顺放PP结束后,打开程控阀KV5A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑸顺放气吹扫P
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV4A-2和KV23,顺放缓冲罐(V0202)的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV4A-2进入吸附塔,然后经过程控阀KV5A-2从吸附塔T0201A底部排出放空,顺放气吹扫P结束后,关闭KV23。
⑹第三段解析气吹扫P3
吸附塔T0201A顺放气吹扫P结束后,打开KV21,第三变压吸附段的吸附塔逆放BD步骤后期解析出来的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV4A-2进入吸附塔,然后经过程控阀KV5A-2从吸附塔T0201A底部排出放空。
⑺第三段解析气升压R3
吸附塔T0201A第三段解析气吹扫P3结束后,打开程控阀KV3A-2和KV22,逆放缓冲罐(V0302)的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV3A-2进入吸附塔T0201A升压,直到吸附塔T0201A与逆放缓冲罐(V0302)的压力相等。
⑻均压升ER
吸附塔T0201A第三段解析气升压R3结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,利用吸附塔T0201C均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,直到吸附塔T0201A和T0201C压力相等。
⑼最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-2,打开程控阀KV2A-2,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0201A进行升压,直到接近第二变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例8的第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约50%。
实施例10:
图19是本发明实施例10各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图16是本发明实施例10的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图16所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附、均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B、T0201C和T0201D组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、逆放、第三段解析气吹扫、第三段解析气升压和最终升压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、逆放缓冲罐V0302、顺放缓冲罐V0303、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、顺放、逆放、吹扫和最终升压程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD、第三段解析气吹扫P3、第三段解析气吹扫R3、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、顺放PP、逆放BD、吹扫P、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,三段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、三段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例8的第二变压吸附段相同。
第三变压吸附段
⑴吸附A
打开第三变压吸附段的程控阀KV1A-3和KV1A-3,第二变压吸附段的吸附塔处于吸附A步骤氧气浓度在85-96%(V)的富氧混合气从第三变压吸附段的吸附塔底部进入,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301),随着时间的推移,吸附剂吸附的氮气总量不断增加,当吸附塔T0301A吸附氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附A结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3C-3,吸附塔T0301A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成吹扫P步骤的吸附塔T0301C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶顺放PP
均压降ED结束后,关闭程控阀KV3C-3,打开程控阀KV32,吸附塔T0301A内死空间气体从吸附塔出口排出进入顺放缓冲罐(V0303),当压力降到0.38-0.42MPa(G)时,关闭程控阀KV3A-3和KV32,顺放PP结束。
⑷逆放BD
吸附塔T0301A顺放PP结束后,打开程控阀KV4A-3,将吸附塔T0301A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑸顺放气吹扫P
吸附塔T0301A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-3和KV32,顺放缓冲罐(V0303)的混合气从吸附塔T0301A出口端经程控阀KV3A-3进入吸附塔,然后经过程控阀KV4A-3从吸附塔T0301A底部排出放空,顺放气吹扫P结束后,关闭KV32。
⑹均压升ER
吸附塔T0301A顺放气吹扫P结束后,打开程控阀KV3A-3和KV3B-3,利用吸附塔T0301B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0301A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0301A升高压力,直到吸附塔T0301A和T0301C压力相等。
⑺最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-3,打开程控阀KV2A-3,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0301A进行升压,直到接近第三变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0301A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0301A完全一样,只是在时间上相互错开。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约55%。
实施例11:
图21是本发明实施例11各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图18是本发明实施例11的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图18所示,空气压缩机C0101、真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及碳分子筛,运行单塔吸附、均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、顺放缓冲罐V0202、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内由下到上装填的吸附剂依次为活性氧化铝及5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、顺放、逆放、吹扫和最终升压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、顺放缓冲罐V0303、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、顺放、逆放、吹扫和最终升压程序。本实施例将上述三段变压吸附串联操作,第一变压吸附段将空气中的气态水、二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的气态水、二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0101)升压到0.2MPa(G)进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附空气中的气态水、二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的气态水、二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、顺放PP、逆放BD、吹扫P、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、顺放PP、逆放BD、吹扫P、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤,第三变压吸附段的吸附塔在逆放BD和吹扫P步骤的解析气全部返回到压缩机缓冲罐V0201。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,三段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、三段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
第一变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例2的第一变压吸附段相同。
第二变压吸附段
⑴吸附A
打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2,将第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入吸附塔T0201A吸附剂床层,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地依次吸附富氧混合气中的气态水、二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的气态水、二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附气态水、二氧化碳及氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附A结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成吹扫P步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶顺放PP
均压降ED结束后,关闭程控阀KV3C-2,打开程控阀KV23,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入顺放缓冲罐(V0202),当压力降到0.38-0.42MPa(G)时,关闭程控阀KV3A-2和KV23,顺放PP结束。
⑷逆放BD
吸附塔T0201A顺放PP结束后,打开程控阀KV4A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向放空,直至接近常压。
⑸顺放气吹扫P
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-2和KV23,顺放缓冲罐(V0202)的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV3A-2进入吸附塔,然后经过程控阀KV4A-2从吸附塔T0201A底部排出放空,顺放气吹扫P结束后,关闭KV23。
⑹均压升ER
吸附塔T0201A顺放气吹扫P结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3B-2,利用吸附塔T0201B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,直到吸附塔T0201A和T0201C压力相等。
⑺最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-2,打开程控阀KV2A-2,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0201A进行升压,直到接近第三变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例10的第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约55%。
实施例12:
图22是本发明实施例12各段吸附塔运行步骤及程控阀开关时序图。
图20是本发明实施例12的工艺流程图。
本实施例的原料空气组成如下:
组份 | O<sub>2</sub> | N<sub>2</sub> | Ar | CO<sub>2</sub> | 其它 | ∑ |
浓度(%)(V) | 20.93 | 78.03 | 0.932 | 0.03 | 0.078 | 100 |
温度:≤40℃
压力:0.2MPa(G)
如图20所示,空气压缩机C0100、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0100A和T0100B组成变压吸附干燥段,吸附塔内装填的吸附剂为活性氧化铝,运行单塔吸附和吹扫程序;真空缓冲罐V0101、真空泵P0101、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0101A、T0101B和T0101C组成第一变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为碳分子筛,运行单塔吸附、均压和抽真空程序;富氧压缩机C0201、压缩机缓冲罐V0201、顺放缓冲罐V0202、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、吸附塔T0201A、T0201B和T0201C组成第二变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、顺放、逆放、吹扫和最终升压程序;产品纯氧缓冲罐V0301、顺放缓冲罐V0303、程控阀、PLC控制系统、仪器仪表、工艺管道管件、稳压阀、吸附塔T0301A、T0301B和T0301C组成第三变压吸附段,吸附塔内装填的吸附剂为5分子筛或X型锂分子筛,运行单塔吸附、均压、顺放、逆放、吹扫和最终升压程序。本实施例将上述四段变压吸附串联操作,变压吸附干燥段将空气中的气态水吸附下来,第一变压吸附段将空气中的二氧化碳及氧气吸附下来,第二变压吸附段用于将第一变压吸附段解析出来的二氧化碳及氮吸附下来,并把氧提高到85-96%(V)以上,第三变压吸附段用于将第二变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤流出的氧气浓度大于85-96%(V)的混合气中氮气进一步吸附,并把氧提高到99.5%(V)以上。
原料空气经过空气压缩机(C0100)升压到0.2MPa(G)从变压吸附干燥段的吸附塔底部进入,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附空气中的气态水,不易吸附的氧、氮和氩等组分从出口端排出进入第一变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧和不易吸附的氮和氩等组分从出口端排出放空,第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后,先进行均压再进行抽真空,真空泵抽出来的二氧化碳、氧气及氮气经过压缩机缓冲罐(V0201)和富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附富氧混合气中的氮气,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,吸附塔中的吸附剂进一步将富氧混合气中的氮气吸附下来,不易吸附的氧和氩等组分从出口端流出进入产品纯氧缓冲罐(V0301)。第一变压吸附段的吸附塔吸附结束后出口气中氧气浓度控制在7~12%(V),其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、抽真空VC和均压升ER变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在85-96%(V)左右,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、顺放PP、逆放BD、吹扫P、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔出口气中氧气浓度控制在99.5%(V)以上,其吸附塔在一个循环周期中依次经历吸附A、均压降ED、顺放PP、逆放BD、吹扫P、均压升ER和最终升压FR变压吸附工艺步骤,第三变压吸附段的吸附塔在逆放BD和吹扫P步骤的解析气全部返回到压缩机缓冲罐V0201。氧气总回收率在85%左右,第一段真空解析气氧浓度在80%左右,四段循环时间一般为20-80秒,第一段真空度为-0.095MPa,压缩机机气量、四段吸附塔的空塔速度、真空泵的抽气量、吸附剂用量和吸附塔直径以及其他设计参数按变压吸附技术领域通常的情况进行设计。
本发明的每个吸附塔在一个循环中依次经历如下步骤。
变压吸附干燥段
⑴吸附A
打开程控阀KV1A-0和KV2A-0,原料空气经过空气压缩机(C0100)升压到0.2MPa(G)后,从吸附塔T0100A底部进入活性氧化铝床层,将空气中的气态水吸附下来,未吸附的不易吸附的氧气、氮气和氩气等组分从出口端排出,然后计入第一变压吸附段的吸附塔底部,随着时间的推移,活性氧化铝吸附的气态水总量不断增加,当活性氧化铝吸附气态水饱和时,停止进气,此时吸附结束,控制变压吸附干燥段吸附A步骤的出口混合气露点再-50℃左右。
⑵吹扫
吸附塔T0100A吸附结束后,打开程控阀KV3A-0和KV4A-0,第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤的放空气和第二变压吸附段的吸附塔逆放BD步骤及吹扫P步骤的放空气从吸附塔T0100A出口端经程控阀KV3A-0进入吸附塔,然后经过程控阀KV4A-0从吸附塔T0100A底部排出放空,顺放气吹扫P结束后,关闭程控阀KV3A-0和KV4A-0。
经过上述步骤后,吸附塔T0100A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0100A完全一样,只是在时间上相互错开。
第一变压吸附段的吸附塔:
⑴吸附A
打开程控阀KV1A-1,变压吸附干燥段吸附A步骤的出口混合气从吸附塔T0101A底部进入进行升压,当升到吸附压力时,打开程控阀KV2A-1,吸附塔中的吸附剂选择性地吸附空气中的二氧化碳及氧气等组分,未吸附的部分氧气和不易吸附的氮和氩等组分打开程控阀KV2A-1从出口端排出去变压吸附干燥段吹扫再生活性氧化铝,随着时间的推移,吸附剂吸附的二氧化碳及氧气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0101A出口的氧气浓度大于7-12%(V)时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附结束后,打开程控阀KV3A-1和KV3C-1,吸附塔T0101A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成逆放BD步骤的吸附塔T0101C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶抽真空VC
吸附塔T0101A均压降ED结束后,打开程控阀KV4A-1从吸附塔底部用真空泵将吸附剂吸附的气态水、二氧化碳、氧气及氮气等组分抽出来进入压缩机缓冲罐(V0201),使吸附剂得到再生,同时获得富氧中间气,当没有吸附塔抽真空时,打开程控阀KV12,真空泵与真空缓冲罐V0101连通。
⑷均压升ER
吸附塔T0101A抽真空VC结束后,打开程控阀KV3A-1和KV3B-1,利用吸附塔T0101B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0101A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0101A升高压力,尽量让吸附塔T0101A和T0101B压力相等。
经过上述步骤后,吸附塔T0101A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0101A完全一样,只是在时间上相互错开。
第二变压吸附段
⑴吸附A
打开第二变压吸附段的程控阀KV1A-2,将第一变压吸附段的吸附塔抽真空(VC)步骤抽出的富氧混合气送入压缩机缓冲罐(V0201),经富氧压缩机(C0201)压缩到1.2MPa后进入吸附塔T0201A吸附剂床层,吸附塔T0201A中的吸附剂选择性地吸附富氧混合气中的二氧化碳及氮气等组分,未吸附的部分氮气和不易吸附的氧和氩等组分打开程控阀KV2A-2从出口端流出进入第三变压吸附段处于吸附步骤的吸附塔,随着时间的推移,吸附剂吸附的二氧化碳及氮气等组分的总量不断增加,当吸附塔T0201A吸附二氧化碳及氮气饱和时,停止进气,此时吸附结束。
⑵均压降ED
吸附A结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3C-2,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入本段已完成吹扫P步骤的吸附塔T0201C升压,尽量让两塔压力相等。
⑶顺放PP
均压降ED结束后,关闭程控阀KV3C-2,打开程控阀KV23,吸附塔T0201A内死空间气体从吸附塔出口排出进入顺放缓冲罐(V0202),当压力降到0.38-0.42MPa(G)时,关闭程控阀KV3A-2和KV23,顺放PP结束。
⑷逆放BD
吸附塔T0201A顺放PP结束后,打开程控阀KV4A-2,将吸附塔T0201A内气体逆向降压送到变压吸附干燥段去吹扫再生活性氧化铝。
⑸顺放气吹扫P
吸附塔T0201A逆放BD结束后,打开程控阀KV3A-2和KV23,顺放缓冲罐(V0202)的混合气从吸附塔T0201A出口端经程控阀KV3A-2进入吸附塔,然后经过程控阀KV4A-2从吸附塔T0201A底部排出送到变压吸附干燥段去吹扫再生活性氧化铝,顺放气吹扫P结束后,关闭KV23。
⑹均压升ER
吸附塔T0201A顺放气吹扫P结束后,打开程控阀KV3A-2和KV3B-2,利用吸附塔T0201B均压降ED步骤排出的气体,从吸附塔T0201A出口端进入吸附塔,使吸附塔T0201A升高压力,直到吸附塔T0201A和T0201C压力相等。
⑺最终升压FR
均压升ER结束后,关闭程控阀KV3A-2,打开程控阀KV2A-2,用吸附过程中的出口气对吸附塔T0201A进行升压,直到接近第三变压吸附段的吸附压力。
经过上述步骤后,吸附塔T0201A完成了一个循环,再次进入原料气吸附,本段其他吸附塔的步骤和次序与吸附塔T0201A完全一样,只是在时间上相互错开。
第三变压吸附段的吸附塔在一个循环中依次经历的工艺步骤和程控阀开关时序与实施例11的第三变压吸附段相同。
本实施例结果为产品氧气浓度大于或等于99.5%(V),压力大于或等于1.0MPa,用氧成本比瓶装氧气节约50%。
Claims (20)
1.一种移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,此方法包括串联操作的第一变压吸附段、第二变压吸附段和第三变压吸附段,干燥的原料空气首先经过第一变压吸附段的速度选择型吸附剂床层,大部分氧气被速度选择型吸附剂床层吸附,大部分氮气和氩气从吸附塔出口排出,第一变压吸附段解析出来的富氧混合气进入第二变压吸附段的吸附塔,并经由氮平衡选择型吸附剂床层,大部分氮气被氮平衡选择型吸附剂床层吸附,氧气和氩气以及少量氮气从吸附塔出口流出进入从第三变压吸附段的吸附塔中经由氮平衡选择型吸附剂床层,大部分氮气被吸附下来,氧气和氩气以及少量氮气从吸附塔出口流出;第一变压吸附段的吸附塔在一个循环周期中至少依次经历吸附A和抽真空VC两个变压吸附工艺步骤;第二变压吸附段的吸附塔在一个循环周期中至少依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤;第三变压吸附段的吸附塔在一个循环周期中至少依次经历吸附A、均压降ED、逆放BD和均压升ER变压吸附工艺步骤。
2.根据权利要求1所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第一变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤之后增加均压降ED步骤,同时在抽真空VC步骤之后增加均压升ER步骤。
3.根据权利要求1或2所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第一变压吸附段的吸附塔在吸附A步骤之后增加顺放PP步骤。
4.根据权利要求1至3任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔在均压升ER步骤后增加最终升压FR变压吸附工艺步骤。
5.根据权利要求1至4任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第三变压吸附段的吸附塔在均压升ER步骤后增加最终升压FR变压吸附工艺步骤。
6.根据权利要求1至5任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔在逆放BD步骤之后增加第三变压吸附段解吸气吹扫P3变压吸附工艺步骤。
7.根据权利要求6所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔在第三变压吸附段解吸气吹扫P3步骤之后增加第三变压吸附段解吸气升压R3变压吸附工艺步骤。
8.根据权利要求1至6任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔在均压降ED步骤后增加顺放PP步骤,同时在逆放BD步骤后增加吹扫P步骤。
9.根据权利要求1至8任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第三变压吸附段的吸附塔在均压降ED步骤后增加顺放PP步骤,同时在逆放BD步骤后增加吹扫P步骤。
10.根据权利要求8或9所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔在吹扫P步骤之后增加第三变压吸附段解吸气升压R3变压吸附工艺步骤。
11.根据权利要求1至10任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第三变压吸附段的吸附塔的解析气全部或部分返回与第一变压吸附段的富氧解析气混合流入第二变压吸附段。
12.根据权利要求1至7任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔在逆放BD步骤之后增加抽真空VC变压吸附工艺步骤。
13.根据权利要求1至7任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第三变压吸附段的吸附塔在逆放BD步骤之后增加抽真空VC变压吸附工艺步骤。
14.根据权利要求1至13任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤的压力为0.15-0.22MPa(表压);第二变压吸附段和第三变压吸附段的吸附塔吸附A步骤的压力为0.8-1.2MPa(表压)。
15.根据权利要求1至14任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤结束时出口气中氧气的浓度为3-12%(V)。
16.根据权利要求1至15任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第二变压吸附段的吸附塔吸附A步骤结束时出口气中氧气的浓度为85~96%(V)。
17.根据权利要求1至16任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第一变压吸附段和第二变压吸附段的吸附塔下部装填干燥剂床层;原料空气首先从第一变压吸附段的吸附塔底部进入干燥剂床层和速度选择型吸附剂床层,原料空气中的气态水绝大部分被干燥剂床层吸附,大部分氧气被速度选择型吸附剂床层吸附,大部分氮气和氩气从吸附塔出口排出,解析出来的气态水和富氧从第二变压吸附段的吸附塔底部进入干燥剂床层和氮平衡选择型吸附剂床层,富氧中的气态水绝大部分被干燥剂床层吸附,大部分氮气被氮平衡选择型吸附剂床层吸附,氧气和氩气以及少量氮气从吸附塔出口流出,然后,从第三变压吸附段的吸附塔底部再次进入氮平衡选择型吸附剂床层,大部分氮气被吸附下来,氧气和氩气以及少量氮气从吸附塔出口流出。
18.根据权利要求1至17任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,第一变压吸附段的吸附塔下部装填活性氧化铝作为干燥剂、上部装填碳分子筛作为速度选择型吸附剂;第二变压吸附段的吸附塔下部装填活性氧化铝作为干燥剂、上部装填5A型分子筛或X型锂分子筛作为氮平衡选择型吸附剂;第三变压吸附段的吸附塔内部装填5A型分子筛或X型锂分子筛作为氮平衡选择型吸附剂。
19.根据权利要求1至16任一所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,在第一变压吸附段之前增设变压吸附干燥段,用于除去空气中的气态水,使进入第一变压吸附段的空气达到速度选择型吸附剂床层对水分的要求;该变压吸附干燥段在一个循环周期中依次经历吸附A和吹扫P两个变压吸附工艺步骤,吹扫P步骤的气体来源于第一变压吸附段的吸附塔吸附A步骤出口的放空气和第二变压吸附段的吸附塔解析放空气。
20.根据权利要求19所述的移动式变压吸附氧气生产装置的方法,其特征在于,干燥段装填活性氧化铝作为干燥剂;第一变压吸附段的吸附塔内部装填碳分子筛作为速度选择型吸附剂;第二变压吸附段的吸附塔内部装填5A型分子筛或X型锂分子筛作为氮平衡选择型吸附剂;第三变压吸附段的吸附塔内部装填5A型分子筛或X型锂分子筛作为氮平衡选择型吸附剂。
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