CN113117452A - 一种高纯度氧气生产用变压吸附装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，包括吸附塔一和吸附塔二，所述吸附塔一的下侧壁连接有进气管，所述吸附塔一的侧壁与吸附塔二的下侧壁之间连接有排气管，所述吸附塔一和吸附塔二内均设置有吸附机构，所述吸附机构包括固定在吸附塔一和吸附塔二下侧壁的竖板，所述吸附塔一和吸附塔二的内顶壁固定连接有两个隔板，所述吸附塔一和吸附塔二的上侧壁固定安装有电机。本发明通过触发机构的触发时间控制分子筛的吸附时间，避免了分子筛过于饱和，并通过转板的转动实现吸附和解吸工作的切换，同时进行吸附和解吸过程，加快氧气制取效率。

Description

一种高纯度氧气生产用变压吸附装置
技术领域
本发明涉及氧气生产技术领域，尤其涉及一种高纯度氧气生产用变压吸附装置。
背景技术
高纯度氧气可以用作于医院病人呼吸、工业冶炼等方面，一般通过两级变压吸附空气分离装置进行制取。
经检索，申请号CN202555142U一种应用两级PSA生产高纯度氧气的变压吸附制氧装置，包括初级变压吸附装置、粗制氧气缓冲罐、二级变压吸附装置和纯氧缓冲罐初级变压吸附装置包括至少两个吸附塔A，吸附塔A的进气口连通压缩空气入口，其出气口连通粗制氧气缓冲罐二级变压吸附装置包括至少两个吸附塔B，吸附塔B的进气口连通粗制氧气缓冲罐，纯氧缓冲罐与每个吸附塔B连通；
公告号CN101531342B公开了一种五床变压吸附分离氧气的方法和装置，本发明将五台吸附床联用进行变压吸附，在一个吸附周期内，每台吸附床都进行吸附、顺向放压、抽真空、清洗、均压和充压六个步骤，各吸附床依次相差一个吸附步骤，每个操作步骤都有两台吸附床进行吸附步骤，两台吸附床进行抽真空步骤；
上述对比文件虽然均实现了变压吸附制取高纯度氧气，但在解吸的过程中需要停止吸附过程，或者在分子筛吸附饱满时需要暂停吸附过程进行解吸过程，进而影响氧气的制取效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中的问题，而提出的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，包括吸附塔一和吸附塔二，所述吸附塔一的下侧壁连接有进气管，所述吸附塔一的侧壁与吸附塔二的下侧壁之间连接有排气管，所述吸附塔一和吸附塔二内均设置有吸附机构，所述吸附机构包括固定在吸附塔一和吸附塔二下侧壁的竖板，所述吸附塔一和吸附塔二的内顶壁固定连接有两个隔板，所述吸附塔一和吸附塔二的上侧壁固定安装有电机，所述电机的驱动端贯穿吸附塔一和吸附塔二的上侧壁设置并固定连接有位于隔板与竖板端部之间的转板，所述转板包括中部的固定板以及对称固定在固定板外侧的框体，所述框体的上侧壁设置通口，所述通口内安装有阀门三，所述框体的下侧壁安装有分子筛，位于吸附塔一内的所述分子筛为沸石分子筛，位于吸附塔二内的所述分子筛为碳分子筛，所述吸附塔一和吸附塔二内均固定连接有位于竖板左侧的储水箱，所述储水箱内设置加热器，所述储水箱的上侧壁连接有多个竖直设置的气流管，所述吸附塔一和吸附塔二内还设置有位于转板上侧的负压泵，所述吸附塔一和吸附塔二的上侧壁均通过气管一连接有冷却罐，两个所述冷却罐的外壁通过气管二分别连接有氮气罐和氧气罐，所述气管一和气管二上均安装有阀门一；
所述吸附塔一和吸附塔二的外侧还设置有与电机连接的触发机构，所述触发机构包括横板，所述横板上安装有开关，所述横板的上侧壁通过连杆固定连接有触发罐，所述触发罐的上侧壁设置有滴水箱，所述滴水箱的下侧壁连接有端部插设在触发罐上侧壁的滴嘴，所述触发罐内滑动设置有活塞板，所述活塞板与触发罐的内底壁之间固定连接有复位弹簧，所述活塞板的下侧壁还固定连接有贯穿触发罐内底壁并延伸至其外部的按压杆，所述按压杆位于开关的上侧，所述触发罐与滴水箱之间连接有排水管，所述排水管上设置有回流泵,所述开关通过导线与电机、回流泵以及阀门三连接。
优选地，所述进气管位于吸附塔一的连接处位于竖板的右侧，所述排气管与吸附塔一和吸附塔二的连接处均位于右侧。
优选地，所述框体呈半圆形设置，所述储水箱也呈半圆形设置，且与框体的半径一致，所述气流管均匀分布在储水箱的上侧壁。
优选地，所述冷却罐的下侧壁与储水箱之间连接有回流管，所述回流管上安装有阀门二。
优选地，所述阀门一、阀门二和阀门三均为电磁阀。
优选地，所述竖板和隔板的端部与转板的连接处固定连接与密封垫。
优选地，所述吸附塔二的上端右侧壁与氮气罐之间连接有氮气管。
与现有的技术相比，本一种高纯度氧气生产用变压吸附装置的优点在于：
1、设置电机、分子筛、竖板和隔板，通过竖板和隔板进行吸附塔一和吸附塔二内部的分隔，形成吸附区和解吸区，并通过电机带动分子筛转动，进行吸附和解吸的切换，实现吸附解吸同时进行，提高氧气生产效率；
2、设置储水箱、气流管以及负压泵，通过负压泵降低解吸区内的压强，储水箱内的水加热产生高温蒸汽，高温蒸汽通过气流管喷出，使分子筛在负压以及高温蒸汽的作用下进行解吸工作；
3、设置触发机构，滴水箱内的水不断滴入至触发罐内，挤压活塞板下移进行开关的按压，使电机和回流泵开始工作，电机带动转板转动，回流泵将水泵回，通过滴入触发罐内一定量水的时间实现了吸附时间的控制，避免了分子筛工作时间过长吸附过于饱满影响后续吸附效果；
综上所述，本发明通过触发机构的触发时间控制分子筛的吸附时间，避免了分子筛过于饱和，并通过转板的转动实现吸附和解吸工作的切换，同时进行吸附和解吸过程，加快氧气制取效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置中转板的结构示意图；
图3为本发明提出的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置中转板的仰视图；
图4为本发明提出的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置中储水箱的俯视图；
图5为本发明提出的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置中触发机构的结构示意图。
图中：1吸附塔一、2吸附塔二、3竖板、4隔板、5转板、6电机、7进气管、8固定板、9框体、10负压泵、11储水箱、12冷却罐、13氮气罐、14氧气罐、15阀门一、16阀门二、17回流管、18排气管、19氮气管、20气流管、21横板、22开关、23滴水箱、24触发罐、25活塞板、26按压杆、27复位弹簧、28滴嘴、29排水管、30回流泵、31阀门三。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-5，一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，包括吸附塔一1和吸附塔二2，吸附塔一1的下侧壁连接有进气管7，吸附塔一1的侧壁与吸附塔二2的下侧壁之间连接有排气管18，进气管7位于吸附塔一1的连接处位于竖板3的右侧，排气管18与吸附塔一1和吸附塔二2的连接处均位于右侧，增压后的氮气和氧气的混合气体从进气管7排入至吸附塔一1内，通过沸石分子筛进行氮气的吸附，之后还含有少量氮气的混合气体通过排气管18排入至吸附塔二2内，通过碳分子筛进行氧气的吸附，残余的氮气通过氮气管19排出至氮气罐13内进行储存。
保证气体不会排入至储水箱11一侧的下端，吸附塔一1和吸附塔二2内均设置有吸附机构，吸附机构包括固定在吸附塔一1和吸附塔二2下侧壁的竖板3，吸附塔一1和吸附塔二2的内顶壁固定连接有两个隔板4，通过竖板3和隔板4进行吸附塔一1和吸附塔二2内部的分隔，右侧为高压吸附区，左侧为负压解吸区，吸附和解吸可同时进行，避免了传统需要停止吸附才能进行解吸的问题。
吸附塔一1和吸附塔二2的上侧壁固定安装有电机6，电机6的驱动端贯穿吸附塔一1和吸附塔二2的上侧壁设置并固定连接有位于隔板4与竖板3端部之间的转板5，竖板3和隔板4的端部与转板5的连接处固定连接与密封垫，设置密封垫保证转板5转动过程中气体不会在吸附塔一1和吸附塔二2内自由窜动。
转板5包括中部的固定板8以及对称固定在固定板8外侧的框体9，框体9的上侧壁设置通口，通口内安装有阀门三31，框体9的下侧壁安装有分子筛，位于吸附塔一1内的分子筛为沸石分子筛，位于吸附塔二2内的分子筛为碳分子筛，沸石分子筛进行氮气的吸附，碳分子筛进行氧气的吸附，当分子筛吸附饱满后，电机6带动转板5转动，使右侧吸附饱满的分子筛转动至左侧的解吸区，解吸后的分子筛转动至右侧的吸附区，继续进行吸附和解吸工作，不必停止其中一项工作，保证了工作效率。
吸附塔一1和吸附塔二2内均固定连接有位于竖板3左侧的储水箱11，框体9呈半圆形设置，储水箱11也呈半圆形设置，且与框体9的半径一致，气流管20均匀分布在储水箱11的上侧壁，储水箱11与框体9的截面大小一致，均匀分布的气流管20喷出高温蒸汽与分子筛接触，使分子筛进行解吸过程，将吸附的气体排出，恢复其吸附能力，储水箱11内设置加热器，储水箱11的上侧壁连接有多个竖直设置的气流管20，加热器对储水箱11内的水进行加热，产生高温蒸汽并通过气流管20喷出至与分子筛接触，使分子筛上吸附的气体解吸流出，使分子筛恢复吸附能力，解吸后排出的气体和高温蒸汽排出至冷却罐12内进行冷却工作。
吸附塔一1和吸附塔二2内还设置有位于转板5上侧的负压泵10，吸附塔一1和吸附塔二2的上侧壁均通过气管一连接有冷却罐12，两个冷却罐12的外壁通过气管二分别连接有氮气罐13和氧气罐14，气管一和气管二上均安装有阀门一15，在高温蒸汽充分冷却后，打开阀门一15，使去除高温蒸汽的氮气和氧气分别排入至氮气罐13和氧气罐14内进行储存，通过负压泵10降低解吸区内的压强，使分子筛在负压以及高温蒸汽的作用下进行解吸工作，解吸后排出的气体和高温蒸汽进入至冷却罐12内进行冷却，使高温蒸汽凝结成水，与吸附塔一1连接的冷却罐12排出氮气至氮气罐13内进行储存，与吸附塔二2连接的冷却罐12排出氧气至氧气罐14内进行储存；
冷却罐12的下侧壁与储水箱11之间连接有回流管17，回流管17上安装有阀门二16，冷却罐12内进行高温蒸汽的冷却，使水汽与气体分离，水汽凝结成水后通过回流管17排出至储水箱11内实现水的回收使用。
吸附塔一1和吸附塔二2的外侧还设置有与电机6连接的触发机构，触发机构包括横板21，横板21上安装有开关22，横板21的上侧壁通过连杆固定连接有触发罐24，触发罐24的上侧壁设置有滴水箱23，滴水箱23的下侧壁连接有端部插设在触发罐24上侧壁的滴嘴28，触发罐24内滑动设置有活塞板25，活塞板25与触发罐24的内底壁之间固定连接有复位弹簧27，活塞板25的下侧壁还固定连接有贯穿触发罐24内底壁并延伸至其外部的按压杆26，按压杆26位于开关22的上侧，滴水箱23内的水通过滴嘴28缓慢滴出至触发罐24内，当触发罐24内的水量达到一定时，在水体的重力作用下挤压活塞板25往下移动，按压杆26进行开关22的按压，此时电机6、回流泵30和阀门三31启动，阀门三31进行通口的关闭，避免转板5在转动过程中未进行处理的混合气体窜动至两侧，而关闭了通口，此时气体不能往上流动，电机6带动转板5转动，进行两侧分子筛的切换，回流泵30将触发罐24内的水泵回至滴水箱23内，触发罐24内的水量减少，在复位弹簧27的反向弹力下活塞板25回移，按压杆26不再进行开关22的按压，触发罐24与滴水箱23之间连接有排水管29，排水管29上设置有回流泵30,开关22通过导线与电机6、回流泵30以及阀门三31连接，导线还与外部电源连接，阀门一15、阀门二16和阀门三31均为电磁阀，电磁阀便于进行智能控制，减少人为操作。
吸附塔二2的上端右侧壁与氮气罐13之间连接有氮气管19，吸附塔二2内的分子筛吸附氧气后氮气通过氮气管19排出至氮气罐13内进行收集。
进一步说明，上述固定连接，除非另有明确的规定和限定，否则应做广义理解，例如，可以是焊接，也可以是胶合，或者一体成型设置等本领域技术人员熟知的惯用手段。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，包括吸附塔一(1)和吸附塔二(2)，其特征在于，所述吸附塔一(1)的下侧壁连接有进气管(7)，所述吸附塔一(1)的侧壁与吸附塔二(2)的下侧壁之间连接有排气管(18)，所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)内均设置有吸附机构，所述吸附机构包括固定在吸附塔一(1)和吸附塔二(2)下侧壁的竖板(3)，所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)的内顶壁固定连接有两个隔板(4)，所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)的上侧壁固定安装有电机(6)，所述电机(6)的驱动端贯穿吸附塔一(1)和吸附塔二(2)的上侧壁设置并固定连接有位于隔板(4)与竖板(3)端部之间的转板(5)，所述转板(5)包括中部的固定板(8)以及对称固定在固定板(8)外侧的框体(9)，所述框体(9)的上侧壁设置通口，所述通口内安装有阀门三(31)，所述框体(9)的下侧壁安装有分子筛，位于吸附塔一(1)内的所述分子筛为沸石分子筛，位于吸附塔二(2)内的所述分子筛为碳分子筛，所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)内均固定连接有位于竖板(3)左侧的储水箱(11)，所述储水箱(11)内设置加热器，所述储水箱(11)的上侧壁连接有多个竖直设置的气流管(20)，所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)内还设置有位于转板(5)上侧的负压泵(10)，所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)的上侧壁均通过气管一连接有冷却罐(12)，两个所述冷却罐(12)的外壁通过气管二分别连接有氮气罐(13)和氧气罐(14)，所述气管一和气管二上均安装有阀门一(15)；
所述吸附塔一(1)和吸附塔二(2)的外侧还设置有与电机(6)连接的触发机构，所述触发机构包括横板(21)，所述横板(21)上安装有开关(22)，所述横板(21)的上侧壁通过连杆固定连接有触发罐(24)，所述触发罐(24)的上侧壁设置有滴水箱(23)，所述滴水箱(23)的下侧壁连接有端部插设在触发罐(24)上侧壁的滴嘴(28)，所述触发罐(24)内滑动设置有活塞板(25)，所述活塞板(25)与触发罐(24)的内底壁之间固定连接有复位弹簧(27)，所述活塞板(25)的下侧壁还固定连接有贯穿触发罐(24)内底壁并延伸至其外部的按压杆(26)，所述按压杆(26)位于开关(22)的上侧，所述触发罐(24)与滴水箱(23)之间连接有排水管(29)，所述排水管(29)上设置有回流泵(30),所述开关(22)通过导线与电机(6)、回流泵(30)以及阀门三(31)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，其特征在于，所述进气管(7)位于吸附塔一(1)的连接处位于竖板(3)的右侧，所述排气管(18)与吸附塔一(1)和吸附塔二(2)的连接处均位于右侧。
3.根据权利要求1所述的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，其特征在于，所述框体(9)呈半圆形设置，所述储水箱(11)也呈半圆形设置，且与框体(9)的半径一致，所述气流管(20)均匀分布在储水箱(11)的上侧壁。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，其特征在于，所述冷却罐(12)的下侧壁与储水箱(11)之间连接有回流管(17)，所述回流管(17)上安装有阀门二(16)。
5.根据权利要求1所述的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，其特征在于，所述阀门一(15)、阀门二(16)和阀门三(31)均为电磁阀。
6.根据权利要求1所述的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，其特征在于，所述竖板(3)和隔板(4)的端部与转板(5)的连接处固定连接与密封垫。
7.根据权利要求1所述的一种高纯度氧气生产用变压吸附装置，其特征在于，所述吸附塔二(2)的上端右侧壁与氮气罐(13)之间连接有氮气管(19)。
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