CN114748977A - 一种氧氮一体化制取方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种氧氮一体化制取方法、装置及计算机存储介质。其中，该方法包括：将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。本发明中，所用的原料是空气，可以实时制取氧气和氮气，且可以节省大型飞行器及远洋舰船的空间，减轻设备重量，而且氧氮制取效率高，纯度高。
Description
技术领域
本发明涉及氧氮制取技术领域，具体而言，涉及一种氧氮一体化制取方法、装置及计算机存储介质。
背景技术
战斗部弹药库的抑燃，防爆，飞行器机舱、引擎等重要部位应急灭火，从导弹制导到仪器仪表的防腐，从操纵动力用氮到减震、蓄压器增压用氮，甚至轮胎的惰性保护等都离不开氮气。在各种飞行器的氧、氮气体应用中，同时需要应用氧气和氮气的场景越来越多，尤其远洋舰船及战略作战飞机的正常作业，氧气、氮气同时保障格外重要，是飞行保障的重要环节。
现有技术中，大型飞行器及远洋舰船的氧气与氮气保障是通过携带装有氧气的氧气瓶和装有氮气的氮气瓶去供应氧气和氮气，但是氧气瓶和氮气瓶的数量有限，一旦使用完，则无法再同时保证氧氮的供应。
针对现有技术中氧氮无法实时制取供应的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例中提供一种氧氮一体化制取方法、装置及计算机存储介质，以解决现有技术中氧氮无法实时制取供应的问题。
为达到上述目的，一方面，本发明提供了一种氧氮一体化制取方法，该方法包括：将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。
可选的，所述将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：将空气通过空气压缩机进行压缩；将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
可选的，所述将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：将压缩后的空气通过过滤器进行过滤；将过滤后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
可选的，所述第一氧气吸附塔为装有沸石分子筛的氧气吸附塔；所述第二氧气吸附塔为装有碳分子筛的氧气吸附塔。
可选的，在所述将空气通过氮气吸附塔制取纯度超过99.999％的氮气之后包括：当所述氮气中的含氧量低于预设阈值时，通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥以使所述氮气的含水量满足露点值。
可选的，当通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥不能使所述氮气的含水量满足露点值时，将通过分子筛吸附干燥后的氮气进行加热脱水。
另一方面，本发明提供了一种氧氮一体化制取装置，该装置包括：氧气制取单元，用于将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；氮气制取单元，用于将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；供应单元，用于将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。
可选的，所述氧气制取单元包括：压缩子单元，用于将空气通过空气压缩机进行压缩；氧气制取子单元，用于将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
可选的，所述第一氧气吸附塔为装有沸石分子筛的氧气吸附塔；所述第二氧气吸附塔为装有碳分子筛的氧气吸附塔。
另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述的一种氧氮一体化制取方法。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种氧氮一体化制取方法、装置及计算机存储介质，其中，该方法包括：将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。该方法因所用的原料是空气，可以实时制取氧气和氮气，且可以节省大型飞行器及远洋舰船的空间，减轻设备重量，而且氧氮制取效率高，纯度高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种氧氮一体化制取方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种氧氮一体化制取装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
战斗部弹药库的抑燃，防爆，飞行器机舱、引擎等重要部位应急灭火，从导弹制导到仪器仪表的防腐，从操纵动力用氮到减震、蓄压器增压用氮，甚至轮胎的惰性保护等都离不开氮气。在各种飞行器的氧、氮气体应用中，同时需要应用氧气和氮气的场景越来越多，尤其远洋舰船及战略作战飞机的正常作业，氧气、氮气同时保障格外重要，是飞行保障的重要环节。
为保证长时间的续航供氧安全以及油箱等重要目标惰性化处理、机舱氮气灭火等现场用氮以提高飞行安全。更为了节省宝贵的空间及载重量，减少舰员工作量，大型飞行器及远洋舰船的氧气与氮气保障迫切需要摒弃传统的通过携带装有氧气的氧气瓶和装有氮气的氮气瓶去供应氧气和氮气，氧气瓶和氮气瓶的数量有限，一旦使用完，则无法再同时保证氧氮的供应。而对于机载和舰船的应用场景更希望获得氧氮实时制取进行供应。
因而，本发明提供了一种氧氮一体化制取方法，图1是本发明实施例提供的氧氮一体化制取方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
S101.将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；
S102.将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；
S103.将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。
在一个可选的实施方式中，所述将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：
将空气通过空气压缩机进行压缩；
将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
具体的，将得到的普氧进入普氧罐作为下一级的原料气进入第二氧气吸附塔，最终制取出纯度超过99.5％的氧气。
在一个可选的实时方式中，所述将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：
将压缩后的空气通过过滤器进行过滤；
将过滤后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
在一个可选的实施方式中，所述第一氧气吸附塔为装有沸石分子筛(ZMS)的氧气吸附塔，所述第二氧气吸附塔为装有碳分子筛(CMS)的氧气吸附塔。
在一个可选的实施方式中，所述将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气具体为：
洁净的压缩空气进入缓冲罐稳定压力后，进入氮气吸附塔。采用变压吸附原理，通过对吸附床层进出气端压力差控制，具体就是出口使用背压阀、并辅以先进的分子筛装填技术和工艺流程，使得塔内气体平稳流过吸附床层，吸附界面接近活塞流。防止氧气穿透床层进入产品气，并在解析时采用真空泵进行抽真空解吸，使床层内氧分子脱附更彻底更干净，并且采用部分产品气对床层进行多次冲洗。通过以上多个技术手段，突破了传统的变压吸附制氮浓度限制，连续产出纯度≥99.999％的氮气。解析干净的吸附塔进入到下一个吸附循环。为了连续不断地产气，采用A、B两个氮气吸附塔轮流循环工作，切换动作由PLC控制，自动执行。
在一个可选的实施方式中，在所述将空气通过氮气吸附塔制取纯度超过99.999％的氮气之后包括：
当所述氮气中的含氧量低于预设阈值时，通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥以使所述氮气的含水量满足露点值。
本发明中，所述预设阈值为3PPm，所述分子筛为13X分子筛，因为氮气要求含氧量低于3ppm，尽管前端已经通过冷干机脱除水分，但是为了确保露点指标(等同于常压露点值为-69.1℃)，氧氮产品气再通过13X分子筛吸附干燥进行脱水保护使之满足露点值要求。
当通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥不能使所述氮气的含水量满足露点值时，将通过13X分子筛吸附干燥后的氮气进行加热脱水再生。
本发明中，在分离出合格的氧气后，通过航空氧气增压机将制取的所述氧气增压至第一预设压力值并存储至航空氧气瓶组；在分离出合格的氮气后，通过航空氮气增压机将制取的所述氮气增压至第二预设压力值并存储至航空氮气瓶组。
所述第一预设压力值为35MPa，所述第二预设压力值也为35MPa。
在另一个可选的实施方式中，在分离出合格的氧气后，也可用医用氧气增压机增压至15MPa存储，也可直供医用氧用氧点。
本发明中，在航空氧气瓶组之间，航空氮气瓶组之间进行倒瓶增压，以提高保障能力。
图2是本发明实施例提供的一种氧氮一体化制取装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：
氧气制取单元201，用于将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；
氮气制取单元202，用于将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；
供应单元203，用于将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。
在一个可选的实施方式中，所述将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：
将空气通过空气压缩机进行压缩；
将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
具体的，将得到的普氧进入普氧罐作为下一级的原料气进入第二氧气吸附塔，最终制取出纯度超过99.5％的氧气。
在一个可选的实时方式中，所述将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：
将压缩后的空气通过过滤器进行过滤；
将过滤后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
在一个可选的实施方式中，所述第一氧气吸附塔为装有沸石分子筛(ZMS)的氧气吸附塔，所述第二氧气吸附塔为装有碳分子筛(CMS)的氧气吸附塔。
在一个可选的实施方式中，所述将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气具体为：
洁净的压缩空气进入缓冲罐稳定压力后，进入氮气吸附塔。采用变压吸附原理，通过对吸附床层进出气端压力差控制，具体就是出口使用背压阀、并辅以先进的分子筛装填技术和工艺流程，使得塔内气体平稳流过吸附床层，吸附界面接近活塞流。防止氧气穿透床层进入产品气，并在解析时采用真空泵进行抽真空解吸，使床层内氧分子脱附更彻底更干净，并且采用部分产品气对床层进行多次冲洗。通过以上多个技术手段，突破了传统的变压吸附制氮浓度限制，连续产出纯度≥99.999％的氮气。解析干净的吸附塔进入到下一个吸附循环。为了连续不断地产气，采用A、B两个氮气吸附塔轮流循环工作，切换动作由PLC控制，自动执行。
在一个可选的实施方式中，在所述将空气通过氮气吸附塔制取纯度超过99.999％的氮气之后包括：
当所述氮气中的含氧量低于预设阈值时，通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥以使所述氮气的含水量满足露点值。
本发明中，所述预设阈值为3PPm，所述分子筛为13X分子筛，因为氮气要求含氧量低于3ppm，尽管前端已经通过冷干机脱除水分，但是为了确保露点指标(等同于常压露点值为-69.1℃)，氧氮产品气再通过13X分子筛吸附干燥进行脱水保护使之满足露点值要求。
当通过13X分子筛对所述氮气进行吸附干燥不能使所述氮气的含水量满足露点值时，将通过13X分子筛吸附干燥后的氮气进行加热脱水再生。
本发明中，在分离出合格的氧气后，通过航空氧气增压机将制取的所述氧气增压至第一预设压力值并存储至航空氧气瓶组；在分离出合格的氮气后，通过航空氮气增压机将制取的所述氮气增压至第二预设压力值并存储至航空氮气瓶组。
所述第一预设压力值为35MPa，所述第二预设压力值也为35MPa。
在另一个可选的实施方式中，在分离出合格的氧气后，也可用医用氧气增压机增压至15MPa存储，也可直供医用氧用氧点。
本发明中，在航空氧气瓶组之间，航空氮气瓶组之间进行倒瓶增压，以提高保障能力。
本发明可分别或同时从空气中制取所需要的高纯度氧气(99.5％)与高纯度氮气(99.999％)。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种氧氮一体化制取方法、装置及计算机存储介质，其中，该方法包括：将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。该方法因所用的原料是空气，可以实时制取氧气和氮气，且可以节省大型飞行器及远洋舰船的空间，减轻设备重量，而且氧氮制取效率高，纯度高。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种氧氮一体化制取方法，其特征在于，包括：
将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；
将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；
将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：
将空气通过空气压缩机进行压缩；
将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧包括：
将压缩后的空气通过过滤器进行过滤；
将过滤后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：
所述第一氧气吸附塔为装有沸石分子筛的氧气吸附塔；
所述第二氧气吸附塔为装有碳分子筛的氧气吸附塔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将空气通过氮气吸附塔制取纯度超过99.999％的氮气之后包括：
当所述氮气中的含氧量低于预设阈值时，通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥以使所述氮气的含水量满足露点值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
当通过分子筛对所述氮气进行吸附干燥不能使所述氮气的含水量满足露点值时，将通过分子筛吸附干燥后的氮气进行加热脱水。
7.一种氧氮一体化制取装置，其特征在于，包括：
氧气制取单元，用于将空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧；将所述普氧通过第二氧气吸附塔制取出纯度超过99.5％的氧气；
氮气制取单元，用于将空气通过氮气吸附塔制取出纯度超过99.999％的氮气；
供应单元，用于将制取的所述氧气和所述氮气对机载和/或舰船进行供应。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述氧气制取单元包括：
压缩子单元，用于将空气通过空气压缩机进行压缩；
氧气制取子单元，用于将压缩后的空气通过第一氧气吸附塔制取出纯度超过93％的氧气，得到普氧。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：
所述第一氧气吸附塔为装有沸石分子筛的氧气吸附塔；
所述第二氧气吸附塔为装有碳分子筛的氧气吸附塔。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的一种氧氮一体化制取方法。
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| CN201882905U (zh) * | 2010-11-18 | 2011-06-29 | 李靖 | 铁路车载制氧设备 |
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| CN105384152A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-09 | 江阴同悦机械设备有限公司 | 高纯度制氮机及其制氮工艺 |
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2022
- 2022-04-22 CN CN202210431663.3A patent/CN114748977A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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| CN115463512A (zh) * | 2022-09-19 | 2022-12-13 | 杨坤 | 一种制氧系统 |
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