CN114247259B - 一种vpsa制氧专用大型径向吸附塔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种VPSA制氧专用大型径向吸附塔，包括一组流向反向设置的第一吸附塔和第二吸附塔；所述第一吸附塔的底部设置有旋转装置，旋转装置在驱动部的驱动下带动第一吸附塔进行旋转；经加压、净化后空气由第一进气口进入至第一吸附塔底部，由第一吸附塔内部的第一布气板上的多个分配孔组将空气均匀的分配到第一吸附器组件的内部，并由设置在第一吸附器组件内部的长度渐进升高的分配管组输入至第一吸附器组件内壁，经第一吸附塔完成螺旋层级吸附后得到的粗吸附氧气输入至第二吸附塔，所述第二吸附塔上部设置的第二布气板将粗吸附氧气由上至下分配到第二吸附器组件的内部，由第二吸附器组件内部填充的分子筛再次层级吸附得到氧气。
Description
技术领域
本发明涉及制氧设备技术领域，具体为一种VPSA制氧专用大型径向吸附塔。
背景技术
氧气是重要的工业气体，广泛的应用在钢铁、冶金、化工、污水处理等领域，变压吸附制氧是一种低成本富氧技术，其原理是利用鼓风机将空气输送至吸附塔，采用的是低压吸附真空解吸，在低压条件下将空气中的氮气氧气吸入，吸附饱和后分子筛在真空的条件下解吸，将氮气从排放口排放，氧气进入提纯系统，分子筛不断的吸附解压从而循环制得纯度较高的氧气(90～95％)。在现有公开的技术中，例如公开号为：“CN103394266A”公开了一种制氧吸附塔的输气结构。包括呈筒状的塔体和设于塔体内的吸附组件，所述的塔体内壁和吸附组件外壁之间形成呈环形的输气腔，该输气腔能使气流径向输送至吸附组件且径向流向吸附组件的气流的压力在吸附组件轴向均匀分布。由于塔体内壁和吸附组件外壁之间形成呈环形的输气腔，在气流径向输送至吸附组件时，往往会造成，近塔体内壁的吸附组件先进入吸附阶段，内部后进入吸附，这样造成吸附组件外部吸附饱和后内部的还未吸附饱和，吸附效果达不到均衡，且吸附过程时间长。
再如：公开号为“CN113019068A”公开了一种制氧吸附塔，包括塔体，环形吸附仓，出气通道。所述塔体的底部设有进气通道，所述塔体的顶部设有填料通道。所述环形吸附仓设在所述塔体内，所述环形吸附仓的顶部与所述塔体的顶部相连，且所述环形吸附仓与所述填料通道连通，所述环形吸附仓的外周壁与所述塔体的侧周壁间隔布置以在所述环形吸附仓的外周壁和所述塔体的侧周壁之间形成进气腔，所述进气腔与所述进气通道连通，所述环形吸附仓的内周壁内形成出气腔。本发明的制氧吸附塔，能够减小“死空间”，气体分布均匀，提高系统运行效率。
上述公开的技术手段和公开号为：“CN103394266A”公开了一种制氧吸附塔的输气结构均采用由塔体内臂与吸附组件之间的空间构成进气腔，同样的，这样造成吸附组件外部吸附饱和后内部的还未吸附饱和，吸附效果达不到均衡，对“死空间”的减少并不能带来更佳的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种VPSA制氧专用大型径向吸附塔，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种VPSA制氧专用大型径向吸附塔，包括
一组流向反向设置的第一吸附塔和第二吸附塔；
所述第一吸附塔的底部设置有旋转装置，旋转装置在驱动部的驱动下带动第一吸附塔进行旋转；
经加压、净化后空气由第一进气口进入至第一吸附塔底部，由第一吸附塔内部的第一布气板上的多个分配孔组将空气均匀的分配到第一吸附器组件的内部，并由设置在第一吸附器组件内部的长度渐进升高的分配管组输入至第一吸附器组件内壁，由于第一吸附塔在旋转装置的带动下旋转，由分配管组输入至第一吸附器组件内壁的空气形成螺旋上升，螺旋上升的空气由第一吸附器组件内部填充的分子筛吸附空气中除氧气之外的其他气体，经第一吸附塔完成螺旋层级吸附后得到的粗吸附氧气输入至第二吸附塔，所述第二吸附塔上部设置的第二布气板将粗吸附氧气由上至下分配到第二吸附器组件的内部，由第二吸附器组件内部填充的分子筛再次层级吸附得到氧气，氧气经第二净化器、第二缓冲罐至氧气罐装系统。
进一步地，所述第一吸附塔的底部设置有第一进气口；
第一布气板，设置在第一吸附塔内部且位于第一吸附塔下部；
多个布气通孔，均匀设置在第一布气板上；
多个第一吸附器组件与所述多个布气通孔对应设置；
每一第一吸附器组件的中间部设置有第一气流通道，在所述第一气流通道的下部且位于第一布气板的上部设置有贯穿第一布气板的分配管组；
在所述第一吸附器组件的上部设置有集流层，以及
所述第一吸附塔的上部设置有第一出气口，以及在第一吸附塔上部侧边设置有第一解吸出口。
进一步地，所述第一吸附器组件包括：
多个第一多孔陶瓷筒体，在第一多孔陶瓷筒体的孔洞中填充有分子筛；
每一第一多孔陶瓷筒体中间部设置有圆柱形第一通气槽，
多个第一多孔陶瓷筒体通过第一连接座上下对接，对接后圆柱形第一通气槽处于同一轴线上形成第一气流通道。
进一步地，所述分配管组包括：
多个长度渐进升高的分配管，一同构成圆形，并位于在第一气流通道内；
每一分配管的顶部密封，下部开通，且下部贯穿第一布气板；
在每一分配管的上部设置有管口，所述管口面向第一多孔陶瓷筒体内壁。
进一步地，所述旋转装置包括：
底座，位于底座上部的驱动部；
所述驱动部包括：
驱动电机，与驱动电机连接的减速机，与减速机连接的联轴器，设置在联轴器上的转轴，位于转轴上部的支撑基座；
设置在支撑基座上的多个支撑腿，所述第一吸附塔位于支撑腿上部，并与所述支撑腿固定。
进一步地，所述第二吸附塔的上部设置有第二进气口；
第二进气口的下部且位于第二吸附塔内部设置有第二布气板；
所述第二布气板上设置有多个布气槽口，
多个第二吸附器组件与所述多个布气槽口对应设置；
每一第二吸附器组件的中间部设置有第二气流通道；
在所述第二吸附器组件的下部设置有集流层，以及
所述第二吸附塔的下部设置有第二出气口，以及在第二吸附塔上部侧边设置有第二解吸出口。
进一步地，所述第二吸附器组件包括：
多个第二多孔陶瓷筒体，在第二多孔陶瓷筒体的孔洞中填充有分子筛；
每一第二多孔陶瓷筒体中间部设置有圆柱形第二通气槽，
多个第二多孔陶瓷筒体通过第二连接座上下对接，对接后圆柱形第二通气槽处于同一轴线上形成第二气流通道。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用了一种倒置设置的第一吸附塔和第二吸附塔构成吸附主要设备，在第一吸附塔和第二吸附塔内部均设置有第一布气板和第二布气板，以及设置有分别对应第一布气板和第二布气板设置的多个第一吸附组件和第二吸附组件，以第一吸附塔为例，每一个第一吸附组件作为一个独立的第一吸附单元，第一吸附单元具有独立的第一气流通道，多个独立的第一吸附单元的径向流动路径短，吸附效率高，能够真正意义上达到减小“死空间”，使得气体被均匀分配均匀吸附，同时，为了增加吸附效果和效率，第一吸附塔采用了塔体匀速转动，使得作为每一个独立的第一吸附单元内的气体在第一气流通道的输送过程中形成螺旋上升，并形成朝向第一多孔陶瓷筒体的径向力，加速了吸附效率。
本发明中第二吸附塔采用了与第一吸附塔的倒置结构，与其区别在于，第二吸附塔只保留了和第一吸附塔一样的以多个第二吸附组件形成的多个独立的第二吸附单元，同上述所述，独立的第二吸附单元能够真正意义上达到减小“死空间”，使得气体被均匀分配均匀吸附。
本发明通过合理化的优化第一吸附塔和第二吸附塔的体积【第一吸附塔为第二吸附塔体积的3.5倍】，使得，在第一吸附塔吸附饱和的同时，第二吸附塔也达到饱和，这样一次性吸附饱和后分子筛在真空的条件下解吸，将氮气从排放口排放。
附图说明
图1为本发明的制氧工艺流程图；
图2为本发明中第一吸附塔的结构示意图；
图3为本发明中第二吸附塔的结构示意图；
图4为本发明中第一吸附塔内部结构的俯视图；
图5为本发明中第一吸附组件的俯视图；
图6为本发明中分配管组与第一多孔陶瓷筒体组合后的剖视图；
图7为本发明中第二吸附塔内部结构的俯视图；
图8为本发明中第一多孔陶瓷筒体的俯视图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1至图8，本发明提供了一种VPSA制氧专用大型径向吸附塔，包括：一组流向反向设置的第一吸附塔4和第二吸附塔6；
所述第一吸附塔4的底部设置有旋转装置，旋转装置在驱动部的驱动下带动第一吸附塔4进行旋转；
经加压、净化后空气由第一进气口46进入至第一吸附塔4底部，由第一吸附塔4内部的第一布气板401上的多个分配孔组将空气均匀的分配到第一吸附器组件402的内部，并由设置在第一吸附器组件402内部的长度渐进升高的分配管组408输入至第一吸附器组件402内壁，由于第一吸附塔4在旋转装置的带动下旋转，由分配管组408输入至第一吸附器组件402内壁的空气形成螺旋上升，螺旋上升的空气由第一吸附器组件402内部填充的分子筛吸附空气中除氧气之外的其他气体，经第一吸附塔4完成螺旋层级吸附后得到的粗吸附氧气输入至第二吸附塔6，所述第二吸附塔6上部设置的第二布气板66将粗吸附氧气由上至下分配到第二吸附器组件64的内部，由第二吸附器组件64内部填充的分子筛再次层级吸附得到氧气，氧气经第二净化器7、第二缓冲罐8至氧气罐装系统9。本发明采用了一种倒置设置的第一吸附塔4和第二吸附塔6构成吸附主要设备，在第一吸附塔4和第二吸附塔6内部均设置有第一布气板401和第二布气板66，以及设置有分别对应第一布气板401和第二布气板66设置的多个第一吸附组件402和第二吸附组件64，以第一吸附塔4为例，每一个第一吸附组件401作为一个独立的第一吸附单元，第一吸附单元具有独立的第一气流通道409，多个独立的第一吸附单元的径向流动路径短，吸附效率高，能够真正意义上达到减小“死空间”，使得气体被均匀分配均匀吸附，同时，为了增加吸附效果和效率。
在上述中，所述第一吸附塔4的底部设置有第一进气口46；
第一布气板401，设置在第一吸附塔4内部且位于第一吸附塔4下部；
多个布气通孔，均匀设置在第一布气板401上；
多个第一吸附器组件402与所述多个布气通孔对应设置；
每一第一吸附器组件402的中间部设置有第一气流通道，409在所述第一气流通道409的下部且位于第一布气板401的上部设置有贯穿第一布气板的分配管组408；分配管组408与布气通孔对接。
在所述第一吸附器组件402的上部设置有集流层405，以及
所述第一吸附塔4的上部设置有第一出气口406，以及在第一吸附塔4上部侧边设置有第一解吸出口404。
在上述中，所述第一吸附器组件402包括：
多个第一多孔陶瓷筒体410，在第一多孔陶瓷筒体410的孔洞中填充有分子筛；每一第一多孔陶瓷筒体410中间部设置有圆柱形第一通气槽，
多个第一多孔陶瓷筒体410通过第一连接座403上下对接，对接后圆柱形第一通气槽处于同一轴线上形成第一气流通道409。
在上述中，所述分配管组408包括：
多个长度渐进升高的分配管，一同构成圆形，并位于在第一气流通道409内；每一分配管的顶部密封，下部开通(下部与布气通孔对接)，且下部贯穿第一布气板401；
在每一分配管的上部设置有管口411，所述管口411面向第一多孔陶瓷筒体410内壁。
在上述中，所述旋转装置包括：
底座40，位于底座40上部的驱动部；
所述驱动部包括：
驱动电机41，与驱动电机41连接的减速机42，与减速机42连接的联轴器43，设置在联轴器43上的转轴，位于转轴上部的支撑基座44；
设置在支撑基座44上的多个支撑腿47，所述第一吸附塔4位于支撑腿47上部，并与所述支撑腿47固定，
通过设置驱动电机的功率，使得驱动电机41按照设定的转数进行匀速转动，具体的，驱动电机41带动减速机42动作，减速机42带动联轴器43转动，联轴器43上部的转轴带动支撑基座44进行转动，以实现带动第一吸附塔4的转动。
在上述中，所述第二吸附塔6的上部设置有第二进气口67；
第二进气口67的下部且位于第二吸附塔6内部设置有第二布气板66；
所述第二布气板66上设置有多个布气槽口662，
多个第二吸附器组件64与所述多个布气槽口662对应设置；
每一第二吸附器组件64的中间部设置有第二气流通道661；
在所述第二吸附器组件64的下部设置有集流层63，以及
所述第二吸附塔的下部设置有第二出气口62，以及在第二吸附塔6上部侧边设置有第二解吸出口61。
在上述中，所述第二吸附器组件64包括：
多个第二多孔陶瓷筒体663，在第二多孔陶瓷筒体663的孔洞中填充有分子筛；每一第二多孔陶瓷筒体663中间部设置有圆柱形第二通气槽，
多个第二多孔陶瓷筒体通过第二连接座65上下对接，对接后圆柱形第二通气槽处于同一轴线上形成第二气流通道661。
本发明原理为：空气经鼓风机1加压后输入至第一净化装置2，经第一净化装置2净化后输入至空气缓冲罐3，在由空气缓冲罐3经第一电磁阀(未画出，具体位置位于空气缓冲罐3与第一吸附塔4之间的管线上)、空气输送管线至第一吸附塔4底部的旋转接口45，所述旋转接口45接在第一进气口46上，经过净化的空气进入至第一吸附塔4的底部后，在第一吸附塔4底部形成一个缓冲区400，然后经第一布气板401将空气由分配管组408均匀的分配到多个独立的第一吸附组件402，每一第一吸附组件402作为一个独立的第一吸附单元，第一吸附单元具有独立的第一气流通道，多个独立的第一吸附单元的径向流动路径短，吸附效率高，能够真正意义上达到减小“死空间”，使得气体被均匀分配均匀吸附，同时，为了增加吸附效果和效率，第一吸附塔4采用了塔体匀速转动，使得作为每一个独立的第一吸附单元内的气体在第一气流通道409的输送过程中形成螺旋上升，并形成朝向第一多孔陶瓷筒体410的径向力，加速了吸附效率；
上述中，由第一吸附塔4内部的第一布气板401上的多个分配孔组408将空气均匀的分配到第一吸附器组件402的内部，并由设置在第一吸附器组件402内部的长度渐进升高的分配管组408输入至第一吸附器组件402内壁，由于第一吸附塔4在旋转装置的带动下旋转，由分配管组408输入至第一吸附器组件402内壁的空气形成螺旋上升，螺旋上升的空气由第一吸附器组件402内部填充的分子筛吸附空气中除氧气之外的其他气体，经第一吸附塔4完成螺旋层级吸附后得到的粗吸附氧气经第一出气口406、第六电磁阀10、第七电磁阀14至第二吸附塔6的第二进气口67，所述第二吸附塔67上部设置的第二布气板66将粗吸附氧气由上至下分配到第二吸附器组件64的内部，由第二吸附器组件64内部填充的分子筛再次层级吸附得到氧气，氧气经第二出气口62、第八电磁阀17、第二净化器7、第九电磁阀15、第二缓冲罐8至氧气罐装系统9。氧气罐装系统9包括多个存储氧罐90，每一存储氧罐的前部均由第十电磁阀16与第二缓冲罐8连接。
第二吸附塔6采用了与第一吸附塔1的倒置结构，与其区别在于，第二吸附塔6只保留了和第一吸附塔1一样的以多个第二吸附组件64形成的多个独立的第二吸附单元，同上述所述，独立的第二吸附单元能够真正意义上达到减小“死空间”，使得气体被均匀分配均匀吸附。以及通过合理化的优化第一吸附塔4和第二吸附塔6的体积【第一吸附塔4为第二吸附塔6体积的3.5倍】，使得，在第一吸附塔4吸附饱和的同时，第二吸附塔6也达到饱和，这样一次性吸附饱和后分子筛在真空的条件下解吸，将氮气从排放口排放。在真空的条件下解吸时，参照图1，第一吸附塔4上设置的第一解析出口404经第二电磁阀11存储到集氮罐5，第二吸附塔6上设置的第二解析出口61经第三电磁阀61存储到集氮罐5，集氮罐5经第四电磁阀12连接有备用集氮罐。
为了便于本发明可以进行连续的生产，设置第二组备用的一组流向反向设置的第一吸附塔和第二吸附塔，当第一组在进行解吸时，启用第二组进行连续工作。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种VPSA制氧专用大型径向吸附塔，其特征在于，包括
一组流向反向设置的第一吸附塔和第二吸附塔；
所述第一吸附塔的底部设置有旋转装置，旋转装置在驱动部的驱动下带动第一吸附塔进行旋转；
经加压、净化后空气由第一进气口进入至第一吸附塔底部，由第一吸附塔内部的第一布气板上的多个分配孔组将空气均匀的分配到第一吸附器组件的内部，并由设置在第一吸附器组件内部的长度渐进升高的分配管组输入至第一吸附器组件内壁，由于第一吸附塔在旋转装置的带动下旋转，由分配管组输入至第一吸附器组件内壁的空气形成螺旋上升，螺旋上升的空气由第一吸附器组件内部填充的分子筛吸附空气中除氧气之外的其他气体，经第一吸附塔完成螺旋层级吸附后得到的粗吸附氧气输入至第二吸附塔，所述第二吸附塔上部设置的第二布气板将粗吸附氧气由上至下分配到第二吸附器组件的内部，由第二吸附器组件内部填充的分子筛再次层级吸附得到氧气，氧气经第二净化器、第二缓冲罐至氧气罐装系统；
所述第一吸附塔的底部设置有第一进气口；
第一布气板，设置在第一吸附塔内部且位于第一吸附塔下部；
多个布气通孔，均匀设置在第一布气板上；
多个第一吸附器组件与所述多个布气通孔对应设置；
每一第一吸附器组件的中间部设置有第一气流通道，在所述第一气流通道的下部且位于第一布气板的上部设置有贯穿第一布气板的分配管组；
在所述第一吸附器组件的上部设置有集流层，以及
所述第一吸附塔的上部设置有第一出气口，以及在第一吸附塔上部侧边设置有第一解吸出口。
2.根据权利要求1所述的VPSA制氧专用大型径向吸附塔，其特征在于，所述第一吸附器组件包括：
多个第一多孔陶瓷筒体，在第一多孔陶瓷筒体的孔洞中填充有分子筛；
每一第一多孔陶瓷筒体中间部设置有圆柱形第一通气槽，
多个第一多孔陶瓷筒体通过第一连接座上下对接，对接后圆柱形第一通气槽处于同一轴线上形成第一气流通道。
3.根据权利要求1所述的VPSA制氧专用大型径向吸附塔，其特征在于，所述分配管组包括：
多个长度渐进升高的分配管，一同构成圆形，并位于在第一气流通道内；
每一分配管的顶部密封，下部开通，且下部贯穿第一布气板；
在每一分配管的上部设置有管口，所述管口面向第一多孔陶瓷筒体内壁。
4.根据权利要求1所述的VPSA制氧专用大型径向吸附塔，其特征在于，所述旋转装置包括：
底座，位于底座上部的驱动部；
所述驱动部包括：
驱动电机，与驱动电机连接的减速机，与减速机连接的联轴器，设置在联轴器上的转轴，位于转轴上部的支撑基座；
设置在支撑基座上的多个支撑腿，所述第一吸附塔位于支撑腿上部，并与所述支撑腿固定。
5.根据权利要求1所述的VPSA制氧专用大型径向吸附塔，其特征在于，所述第二吸附塔的上部设置有第二进气口；
第二进气口的下部且位于第二吸附塔内部设置有第二布气板；
所述第二布气板上设置有多个布气槽口，
多个第二吸附器组件与所述多个布气槽口对应设置；
每一第二吸附器组件的中间部设置有第二气流通道；
在所述第二吸附器组件的下部设置有集流层，以及
所述第二吸附塔的下部设置有第二出气口，以及在第二吸附塔上部侧边设置有第二解吸出口。
6.根据权利要求5所述的VPSA制氧专用大型径向吸附塔，其特征在于，所述第二吸附器组件包括：
多个第二多孔陶瓷筒体，在第二多孔陶瓷筒体的孔洞中填充有分子筛；
每一第二多孔陶瓷筒体中间部设置有圆柱形第二通气槽，
多个第二多孔陶瓷筒体通过第二连接座上下对接，对接后圆柱形第二通气槽处于同一轴线上形成第二气流通道。
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