CN115228240B - 一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统及制氧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统及制氧方法，所述气源处理装置的出口通过管道与空气储存罐的进口相连，空气储存罐的出口通过管道与分子筛吸附解吸装置进口相连，分子筛吸附解吸装置的出口通过产气阀A与富氧浓度储存罐相连，分子筛吸附解吸装置的出口通过产气阀B与低氧浓度储存罐相连，低氧浓度储存罐的出口通过冲压阀A与低氧浓度提纯装置相连，低氧浓度提纯装置的出口通过冲压阀B与富氧浓度储存罐相连，低氧浓度储存罐和冲压阀A之间连接有无油氧气增压机。本发明结构简单，适用多种场景，采用纯物理气体分离技术，制备的氧气纯度高，同时过程环保无污染。

Description

一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统及制氧方法
技术领域
本发明涉及制氧技术领域，具体涉及一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统及制氧方法。
背景技术
变压吸附(PressureSwingAdsorption，简称PSA)技术是一种新型的气体吸附分离技术，原理是利用吸附剂对气体组分的吸附选择性，以吸附剂内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在相同压力下易吸附高沸点组分、不易吸附低沸点组分和高压下吸附量增加、减压下吸附量减少的特性，将原料在高压力下通过吸附剂床层，通过周期性的压力变化实现气体分离。
常规的PSA分子筛制氧技术，富氧气体输出浓度会受到适用场景如气源压力及流量、终端用户单位小时内的实际氧气用量、设备频繁启动、氧气储罐的备压等因素的影响，导致富氧气体输出纯度时常会远低于90％，而对于如医疗卫生机构的临床使用，该纯度达不到其使用要求。因此，有必要开发一种多场景适用的制氧系统及技术以解决常规PSA分子筛制氧技术在医疗临床等领域产出氧气纯度不足的问题。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的在于提供一种可适用于多场景高效制备高纯氧气且节能环保的制氧系统和制氧方法。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案；
一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，包括气源处理装置、空气储存罐、分子筛吸附解吸装置、富氧浓度储存罐、低氧浓度储存罐、无油氧气增压机、低氧浓度提纯装置，所述气源处理装置的出口通过管道与所述空气储存罐的进口相连通，所述气源处理装置出口与空气储存罐进口之间的管道上设有氧气浓度监测装置A，所述空气储存罐的出口通过管道与所述分子筛吸附解吸装置进口相连通，所述分子筛吸附解吸装置的出口通过产气阀A与所述富氧浓度储存罐相连通，所述分子筛吸附解吸装置的出口通过产气阀B与所述低氧浓度储存罐相连通，所述分子筛吸附解吸装置出口的管道上还设置有氧气浓度监测装置B，所述低氧浓度储存罐的出口通过冲压阀A与所述低氧浓度提纯装置相连通，所述低氧浓度提纯装置的出口通过冲压阀B与所述富氧浓度储存罐相连通，所述低氧浓度储存罐和冲压阀A之间连接有无油氧气增压机。
所述分子筛吸附解吸装置包括吸附筛床A和吸附筛床B,所述空气储存罐的出口通过进气阀A与吸附筛床A相连通，所述空气储存罐的出口通过进气阀B与吸附筛床B相连通，所述吸附筛床A的出口经出气阀A与富氧浓度储存罐相连通，所述吸附筛床B的出口经出气阀B与富氧浓度储存罐相连通，所述吸附筛床A经均压阀A与吸附筛床B相连通，所述吸附筛床B经均压阀B与吸附筛床A相连通。
所述吸附筛床A出口管道上设置有压力监测装置A，所述吸附筛床B出口管道上设置有压力监测装置B。
所述吸附筛床A与均压阀B之间设置有氧气流量监测装置A，所述吸附筛床B与均压阀A之间设置有氧气流量监测装置B。
所述吸附筛床A的进口和进气阀A之间的管道上还设有分支管道，分支管道上设置有排气阀A，吸附筛床A的进口经排气阀A与排气管相连通；所述吸附筛床B的进口和进气阀B之间的管道上还设置有分支管道，分支管道上设置有排气阀B，吸附筛床B的进口经排气阀B与排气管相连通；排气管末端连通有消音器A。
所述空气储存罐出口的管道上还依次设置有原料气进气阀和原料气流量监测装置。
所述吸附筛床A和吸附筛床B内从下至上依次设置有钙分子筛层A、常规钠分子筛层A和高效锂分子筛层A。
所述低氧浓度提纯装置顶部还设置排气管，排气管末端连通有消音器B。
一种利用上述多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统的制氧方法，主要包括以下步骤：
步骤一、空气经气源处理装置压缩、干燥、过滤处理得到洁净压缩空气，再经管道进入到空气储存罐储存备用；
步骤二、空气储存罐内洁净压缩空气中经管道进入分子筛吸附解吸装置，分子筛吸附解吸装置运行开始制氧；
步骤三、分子筛吸附解吸装置产生的氧气经氧气浓度监测装置B检测浓度合格后由产气阀A输出至富氧浓度储存罐储存备用；分子筛吸附解吸装置产出的氧气经氧气浓度监测装置B检测浓度不合格后由产气阀B输出至低氧浓度储存罐；
步骤四、低氧浓度储存罐内氧气经无油氧气增压机增压后从冲压阀A输出至低氧浓度提纯装置，低氧浓度提纯装置运行，开始氧气纯化；
步骤五、纯化后氧气经冲压阀B输出至富氧浓度储存罐储存备用。
所述步骤二中，所述制氧过程包括：
(1)、打开进气阀A、出气阀A、均压阀A和排气阀B，洁净压缩空气从进气阀A进入吸附筛床A进行加压吸附制氧，产出氧气从出气阀A输出，同时，吸附筛床A中产出的氧气部分通过均压阀A进入吸附筛床B中，对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B排空；
(2)、待吸附筛床A吸附饱和后，关闭进气阀A、出气阀A和排气阀B，调节均压阀A开度，控制吸附筛床A内氧气进入吸附筛床B的进气量，实现吸附筛床A对吸附筛床B的均压过程；
(3)、均压完成后，关闭均压阀A，打开进气阀B、出气阀B、均压阀B和排气阀A，洁净压缩空气从进气阀B进入吸附筛床B进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀B输出，同时，吸附筛床B产出的氧气部分通过均压阀B进入到吸附筛床A中，对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀A排空；
(4)、待吸附筛床B吸附饱和后，关闭进气阀B、出气阀B和排气阀A，调节均压阀B开度，控制吸附筛床B内氧气进入吸附筛床A的进气量，实现吸附筛床B对吸附筛床A的均压过程；
(5)、均压完成后，关闭均压阀B，打开进气阀A、出气阀A、均压阀A和排气阀B，洁净压缩空气从进气阀A进入吸附筛床A进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀A输出，同时，吸附筛床A产出的氧气部分通过均压阀A进入到吸附筛床B中，对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B排空；
(6)、重复步骤(1)～(5)；
在常压低海拔地区，待吸附筛床A吸附饱和后，关闭进气阀A、出气阀A和排气阀B，减小均压阀A开度，通过压力监测装置B检测吸附筛床B内压力数值，提前结束均压过程；待吸附筛床B吸附饱和后，关闭进气阀B、出气阀B和排气阀A，减小均压阀B开度，通过压力监测装置A检测吸附筛床A内压力数值，提前结束均压过程；
在高海拔低压地区，待吸附筛床A吸附饱和后，关闭进气阀A、出气阀A和排气阀B，增大均压阀A开度；待吸附筛床B吸附饱和后，关闭进气阀B、出气阀B和排气阀A，增大均压阀B开度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，结构简单，可适用于常压低海拔地区和高海拔低压地区，通过设置节流针阀，可自由调节原料气进气流量和均压气体流量，在常压低海拔地区时，设置低原料气进气流量(2.5～5.5L/min)，在均压过程中，减小均压节流针阀的开度，避免氧气在筛床床层顶部大量富集，从而抑制氧气大量富集于筛床顶部后发生逆向流回的现象；在高海拔低压地区，设置高原料气进气流量(10.5～15.5L/min)，在均压过程中，增大均压节流针阀的开度，使得筛床的再生吸附效果增强，避免氮气大量透过分子筛层，从而抑制氮气大量直接透过床层后混入产品气中的现象，同时还通过提纯支路上的低氧浓度提纯装置进一步提纯产品气氧气浓度；完全保证医疗卫生机构临床使用的富氧气体浓度在93％±3％之间，确保浓度不合格的富氧气体不被临床使用；
(2)通过设置多层不同分子筛层，更为有效分离压缩空气中的氮及其他惰性气体分子，得到更加纯净的富氧气体，在医疗临床领域有着较高的实用价值；同时采用纯物理气体分离方法，不会添加和产生其他化学成分，环保无污染。
附图说明
图1示出了本发明一个具体实施例的流程示意图；
其中：1、气源处理装置；2、空气储存罐；3、分子筛吸附解吸装置；31、吸附筛床A；3101、钙分子层A；3102、常规钠分子层A；3103、高效锂分子层A；32、吸附筛床B；3201、钙分子层B；3202、常规钠分子层B；3203、高效锂分子层B；301、进气阀A；302、进气阀B；303、排气阀A；304、排气阀B；305、压力监测装置A；306、压力监测装置B；307、均压阀A；308、均压阀B；309、氧气流量监测装置A；310、氧气流量监测装置B；311、出气阀A；312、出气阀B；313、消音器A；4、富氧浓度储存罐；5、低氧浓度储存罐；6、无油氧气增压机；7、低氧浓度提纯装置；8、氧气浓度监测装置B；9、产气阀A；10、产气阀B；11、冲压阀A；12、冲压阀B；13、消音器B；14、原料气流量监测装置；15、原料气进气阀；16、氧气浓度监测装置A。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
如图1所示的一种制氧系统，包括气源处理装置1、空气储存罐2、分子筛吸附解吸装置3、富氧浓度储存罐4、低氧浓度储存罐5、无油氧气增压机6、低氧浓度提纯装置7，所述气源处理装置1的出口通过管道与所述空气储存罐2的进口相连通，所述气源处理装置1出口与空气储存罐2进口之间的管道上还设有氧气浓度监测装置A16，通过氧气浓度监测装置A16检测出的原料气氧气含量，适应性调整分子筛吸附解吸装置3的原料气进气流量；所述空气储存罐2的出口通过管道与所述分子筛吸附解吸装置3进口相连通，所述分子筛吸附解吸装置3的出口通过产气阀A9与所述富氧浓度储存罐4相连通，所述分子筛吸附解吸装置3的出口通过产气阀B10与所述低氧浓度储存罐5相连通，所述分子筛吸附解吸装置3出口的管道上还设置有氧气浓度监测装置B8，所述低氧浓度储存罐5的出口通过冲压阀A11与所述低氧浓度提纯装置7相连通，所述低氧浓度提纯装置7的出口通过冲压阀B12与所述富氧浓度储存罐4相连通，所述低氧浓度储存罐5和冲压阀A12之间连接有无油氧气增压机6。
在本发明中，分子筛吸附解吸装置3包括吸附筛床A31和吸附筛床B32,所述空气储存罐2的出口通过进气阀A301与吸附筛床A31相连通，所述空气储存罐2的出口通过进气阀B302与吸附筛床B32相连通，所述吸附筛床A31的出口经出气阀A311与富氧浓度储存罐4相连通，所述吸附筛床B32的出口经出气阀B312与富氧浓度储存罐4相连通，所述吸附筛床A31经均压阀A307与吸附筛床B32相连通，所述吸附筛床B32经均压阀B308与吸附筛床A31相连通。
在本发明中，吸附筛床A31出口管道上设置有压力监测装置A305，所述吸附筛床B32出口管道上设置有压力监测装置B306；所述吸附筛床A31与均压阀B308之间设置有氧气流量监测装置A309，所述吸附筛床B32与均压阀A307之间设置有氧气流量监测装置B310。
在本发明中，吸附筛床A31的进口和进气阀A301之间的管道上还设有分支管道，分支管道上设置有排气阀A303，吸附筛床A31的进口经排气阀A303与排气管相连通；所述吸附筛床B32的进口和进气阀B302之间的管道上还设置有分支管道，分支管道上设置有有排气阀B304，吸附筛床B32的进口经排气阀B304与排气管相连通；排气管末端连通有消音器A313，用于降低排放废气时的噪音。
在本发明中，空气储存罐2出口的管道上依次还设置有原料气进气阀15和原料气流量监测装置14；通过调节原料气进气阀15开度，获得需要的原料气进气流量。
在本发明中，吸附筛床A31内从下至上依次设置有钙分子筛层A3101、常规钠分子筛层A3102和高效锂分子筛层A3103；所述吸附筛床B32内从下至上依次设置有钙分子筛层B3201、常规钠分子筛层B3202和高效锂分子筛层B3203，通过在吸附筛床A31或B32内设置多层不同分子筛，使得压缩空气中氧、氮及其他惰性气体分子更为有效分离。
优选的，低氧浓度提纯装置7顶部还设置有排气管，排气管末端连通有消音器B13，消音器B13用于降低废气排放时的噪音。
原料气进气阀15、均压阀A307和均压阀B308采用节流针阀，可自由调节气体流量，其他阀门采用电磁阀。
在常压低海拔地区，空气密度高，氧气含量高，为保证分子筛吸附效果，原料气进气流量需设置为低进气流量运行，优选的，低进气流量为2.5～5.5L/min；而在原料低进气流量运行条件下，吸附筛床吸附制氧的产品氧气流量也随之降低，筛床床层上气体流速变慢，大量的氧气会富集于筛床床层顶部并发生逆向流回，导致床层中部氧气分压增高，筛床分子筛对氮气的吸附能力减弱，从而导致输出产品气氧气浓度降低。
因此，在常压低海拔地区使用本发明制氧系统，所采取的方法包括以下步骤(各管道上的阀门的初始状态均处于闭合状态)：
步骤一、气源处理装置1内压缩组件对常压空气进行压缩，形成带压力(0.8Mpa)的压缩空气，再经干燥组件(压缩空气干燥剂或再生吸附式干燥机)及过滤器组件进行除水、除油、除颗粒物及微生物处理后，得到油残流量≤0.003mg/m3的洁净压缩空气，存储在空气储存罐2备用；
步骤二、调节原料气进气阀15开度，使空气储存罐2内洁净压缩空气中在低进气流量(2.5～5L/min)运行条件下进入分子筛吸附解吸装置3，分子筛吸附解吸装置3运行，开始制氧；
步骤三、分子筛吸附解吸装置3产生的氧气经氧气浓度监测装置B8检测合格后由产气阀A9输出至富氧浓度储存罐4储存备用；优选的，产品氧气合格浓度为93％±3％。
其中，步骤二中，制氧过程包括：
(1)、打开进气阀A301、出气阀A311、均压阀A307和排气阀B304，洁净压缩空气从进气阀A301进入吸附筛床A31进行加压吸附制氧，产出氧气从出气阀A311输出，同时，吸附筛床A31中产出的氧气部分通过均压阀A307进入吸附筛床B32中对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B304排空；
(2)、待吸附筛床A31吸附饱和后，关闭进气阀A301、出气阀A311和排气阀B304，由于原料气进气流量设置为低进气流量，产品气流量也随之偏小，为抑制氧气大量富集于筛床顶部并发生逆向流回的现象，需减小吸附筛床B32内均压氧气量；因此，减小均压阀A307开度，使得均压过程中，吸附筛床A31流向吸附筛床B32的氧气量减少，通过压力监测装置B306检测吸附筛床B32内压力数值，提前结束均压过程，避免吸附筛床B32顶部氧气富集，进而抑制氧气大量富集后发生逆向流回的现象；
(3)、均压完成后，关闭均压阀A307，打开进气阀B302、出气阀B312、均压阀B308和排气阀A303，洁净压缩空气从进气阀B302进入吸附筛床B32进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀B312输出，同时，吸附筛床B32产出的氧气部分通过均压阀B308进入到吸附筛床A31中对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀A303排空；
(4)、待吸附筛床B32吸附饱和后，关闭进气阀B302、出气阀B312和排气阀A303，减小均压阀B308开度，使得吸附筛床B32流向吸附筛床A31的氧气量减少，通过压力监测装置A305检测吸附筛床A31内压力数值，提前结束均压过程，避免吸附筛床A31顶部氧气富集,进而抑制氧气大量富集后发生逆向流回的现象；
(5)、均压完成后，关闭均压阀B308，打开进气阀A301、出气阀A311、均压阀A307和排气阀B304，洁净压缩空气从进气阀A301进入吸附筛床A31进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀A311输出，同时，吸附筛床A31产出的氧气部分通过均压阀A307进入到吸附筛床B32对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B304排空；
(6)、重复步骤(1)～(5)。
而在高海拔低压地区，空气密度低，氧气含量低，为使产品气氧气浓度合格，同时保证制氧效率，原料气进气量需设置为高进气流量运行，优选的，高进气流量为10.5～15.5L/min；而在原料空气高进气流量运行条件下，吸附筛床吸附制氧的产品氧气流量也随之升高，筛床床层上气体流速变快，原料气与筛床分子筛接触时间缩短，减少了分子筛对氮气的吸附量，部分氮气直接透过床层混入到产品气中，导致输出的产品气中氧气浓度大幅降低；因此，为确保产品气氧气浓度合格，除了要提高分子筛吸附解吸装置的再生吸附效果，还需在输出产品气后进一步设置提纯支路，通过低氧浓度提纯装置7进一步提纯。
因此，在高海拔低压地区使用本发明制氧系统，所采取的方法包括以下步骤(各管道上的阀门的初始状态均处于闭合状态)：
步骤一、气源处理装置1内压缩组件对低压空气进行压缩，形成带压力(0.8Mpa)的压缩空气，再经干燥组件(压缩空气干燥剂或再生吸附式干燥机)及过滤器组件进行除水、除油、除颗粒物及微生物处理后，得到油残流量≤0.003mg/m3的洁净压缩空气，存储在空气储存罐2备用；
步骤二、调节原料气进气阀15开度，使空气储存罐2内洁净压缩空气在高进气流量(10.5～15.5L/min)运行条件下进入分子筛吸附解吸装置3，分子筛吸附解吸装置3运行，开始制氧；
步骤三、分子筛吸附解吸装3产生的氧气经氧气浓度监测装置8检测不合格后由产气阀B10输出至低氧浓度储存罐5中；优选的，产品氧气合格浓度为93％±3％；
步骤四、低氧浓度储存罐5内氧气经无油氧气增压机6增压后从冲压阀A11输出至低氧浓度提纯装置7，低氧浓度提纯装置7运行，开始氧气纯化；
步骤五、提纯后的氧气经冲压阀B12输出至富氧浓度储存罐4中储存备用；
其中，步骤二中，制氧过程包括：
(1)、打开进气阀A301、出气阀A311、均压阀A307和排气阀B304，洁净压缩空气从进气阀A301进入吸附筛床A31进行加压吸附制氧，产出氧气从出气阀A311输出，同时，吸附筛床A31中产出的氧气部分通过均压阀A307对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B304排空；
(2)、待吸附筛床A31吸附饱和后，关闭进气阀A301、出气阀A311和排气阀B304，由于原料气进气流量设置为高进气流量，产品气流量也随之偏大，为抑制氮气大量直接透过床层并混入产品气的现象，需增加清洗强度；因此，增大均压阀A307开度，使得均压过程中，吸附筛床A31流向吸附筛床B32的氧气量增加，提高床层的再生吸附效果，减少氮气对床层的直接透过率，进而抑制氮气大量直接透过床层并混入产品气的现象；
(3)、均压完成后，关闭均压阀A307，打开进气阀B302、出气阀B312、均压阀B308和排气阀A303，洁净压缩空气从进气阀B302进入吸附筛床B32进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀B312输出，同时，吸附筛床B32产出的氧气部分通过均压阀B308进入到吸附筛床A31中对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀A303排空；
(4)、待吸附筛床B32吸附饱和后，关闭进气阀B302、出气阀B312和排气阀A303，增大均压阀B308开度，使得吸附筛床B32流向吸附筛床A31的氧气量增多，提高床层的再生吸附效果，减少氮气对床层的直接透过率，进而抑制氮气大量直接透过床层并混入产品气的现象；
(5)、均压完成后，关闭均压阀B308，打开进气阀A301、出气阀A311、均压阀A307和排气阀B304，洁净压缩空气从进气阀A301进入吸附筛床A31进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀A311输出，同时，吸附筛床A31产出的氧气部分通过均压阀A307进入到吸附筛床B32对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B304排空；
(6)、重复步骤(1)～(5)。
其中，步骤四中，低氧浓度提纯装置7是通过MS膜分离法进行提纯。
优选的，所述制氧步骤中，步骤二还包括：
通过氧气浓度监测装置A16检测的原料气氧气浓度数值，判断制氧场景属于常压地区还是低压地区；优选的，氧气含量大于20％为常压地区；
根据判断结果，调节原料气进气阀15开度，通过原料气流量监测装置14反馈的原料气流量数值，获得需要的原料气进气流量。
最后应当说明的是，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 (9)

1.一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，包括气源处理装置(1)、空气储存罐(2)、分子筛吸附解吸装置(3)、富氧浓度储存罐(4)、低氧浓度储存罐(5)、无油氧气增压机(6)、低氧浓度提纯装置(7)，其特征在于，所述气源处理装置(1)的出口通过管道与所述空气储存罐(2)的进口相连通，所述气源处理装置(1)出口与空气储存罐(2)进口之间的管道上设有氧气浓度监测装置A(16)，所述空气储存罐(2)的出口通过管道与所述分子筛吸附解吸装置(3)进口相连通，所述分子筛吸附解吸装置(3)的出口通过产气阀A(9)与所述富氧浓度储存罐(4)相连通，所述分子筛吸附解吸装置(3)的出口通过产气阀B(10)与所述低氧浓度储存罐(5)相连通，所述分子筛吸附解吸装置(3)出口管道上还设置有氧气浓度监测装置B(8)，所述低氧浓度储存罐(5)的出口通过冲压阀A(11)与所述低氧浓度提纯装置(7)相连通，所述低氧浓度提纯装置(7)的出口通过冲压阀B(12)与所述富氧浓度储存罐(4)相连通，所述低氧浓度储存罐(5)和冲压阀A(11)之间连接有无油氧气增压机(6)；低氧浓度提纯装置(7)顶部还设置有排气管，排气管末端连通有消音器B(13)。
2.根据权利要求1所述的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，其特征在于，所述分子筛吸附解吸装置(3)包括吸附筛床A(31)和吸附筛床B(32),所述空气储存罐(2)的出口通过进气阀A(301)与吸附筛床A(31)相连通，所述空气储存罐(2)的出口通过进气阀B(302)与吸附筛床B(32)相连通，所述吸附筛床A(31)的出口经出气阀A(311)与富氧浓度储存罐(4)相连通，所述吸附筛床B(32)的出口经出气阀B(312)与富氧浓度储存罐(4)相连通，所述吸附筛床A(31)经均压阀A(307)与吸附筛床B(32)相连通，所述吸附筛床B(32)经均压阀B(308)与吸附筛床A(31)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，其特征在于，所述吸附筛床A(31)出口管道上设置有压力监测装置A(305)，所述吸附筛床B(32)出口管道上设置有压力监测装置B(306)。
4.根据权利要求2所述的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，其特征在于，所述吸附筛床A(31)与均压阀B(308)之间设置有氧气流量监测装置A(309)，所述吸附筛床B(32)与均压阀A(307)之间设置有氧气流量监测装置B(310)。
5.根据权利要求2所述的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，其特征在于，所述吸附筛床A(31)的进口和进气阀A(301)之间的管道上还设有分支管道，分支管道上设置有排气阀A(303)，吸附筛床A(31)的进口经排气阀A(303)与排气管相连通；所述吸附筛床B(32)的进口和进气阀B(302)之间的管道上还设置有分支管道，分支管道上设置有排气阀B(304)，吸附筛床B(32)的进口经排气阀B(304)与排气管相连通；排气管末端连通有消音器A(313)。
6.根据权利要求2所述的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，其特征在于，所述空气储存罐(2)出口的管道上依次还设置有原料气进气阀(15)和原料气流量监测装置(14)。
7.根据权利要求2所述的一种多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统，其特征在于，所述吸附筛床A(31)内从下至上依次设置有钙分子筛层A(3101)、常规钠分子筛层A(3102)和高效锂分子筛层A(3103)；所述吸附筛床B(32)内从下至上依次设置有钙分子筛层B(3201)、常规钠分子筛层B(3202)和高效锂分子筛层B(3203)。
8.一种基于权利要求1-7中任一项所述的多场景适用低氧浓度提纯的制氧系统的制氧方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
步骤一、空气经气源处理装置(1)压缩、干燥、过滤处理得到洁净压缩空气，再经管道进入到空气储存罐(2)储存备用；
步骤二、空气储存罐(2)内洁净压缩空气中经管道进入分子筛吸附解吸装置(3)，分子筛吸附解吸装置(3)运行，开始制氧；
步骤三、分子筛吸附解吸装置(3)产生的氧气经氧气浓度监测装置B(8)检测浓度合格后由产气阀A(9)输出至富氧浓度储存罐(4)储存备用；分子筛吸附解吸装置(3)产出的氧气经氧气浓度监测装置B(8)检测浓度不合格后由产气阀B(10)输出至低氧浓度储存罐(5)；
步骤四、低氧浓度储存罐(5)内氧气经无油氧气增压机(6)增压后从冲压阀A(11)输出至低氧浓度提纯装置(7)，低氧浓度提纯装置(7)运行，开始氧气纯化；
步骤五、纯化后氧气经冲压阀B(12)输出至富氧浓度储存罐(4)储存备用；
所述步骤二中，所述制氧过程包括：
(1)、打开进气阀A(301)、出气阀A(311)、均压阀A(307)和排气阀B(304)，洁净压缩空气从进气阀A(301)进入吸附筛床A(31)进行加压吸附制氧，产出氧气从出气阀A(311)输出，同时，吸附筛床A(31)中产出的氧气部分通过均压阀A(307)进入吸附筛床B(32)中，对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B(304)排空；
(2)、待吸附筛床A(31)吸附饱和后，关闭进气阀A(301)、出气阀A(311)和排气阀B(304)，调节均压阀A(307)开度，控制吸附筛床A(31)内氧气进入吸附筛床B(32)的进气量，实现吸附筛床A(31)对吸附筛床B(32)的均压过程；
(3)、均压完成后，关闭均压阀A(307)，打开进气阀B(302)、出气阀B(312)、均压阀B(308)和排气阀A(303)，洁净压缩空气从进气阀B(302)进入吸附筛床B(32)进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀B(312)输出，同时，吸附筛床B(32)产出的氧气部分通过均压阀B(308)进入到吸附筛床A(31)中，对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀A(303)排空；
(4)、待吸附筛床B(32)吸附饱和后，关闭进气阀B(302)、出气阀B(312)和排气阀A(303)，调节均压阀B(308)开度，控制吸附筛床B(32)内氧气进入吸附筛床A(31)的进气量，实现吸附筛床B(32)对吸附筛床A(31)的均压过程；
(5)、均压完成后，关闭均压阀B(308)，打开进气阀A(301)、出气阀A(311)、均压阀A(307)和排气阀B(304)，洁净压缩空气从进气阀A(301)进入吸附筛床A(31)进行加压吸附制氧，产出的氧气从出气阀A(311)输出，同时，吸附筛床A(31)产出的氧气部分通过均压阀A(307)进入到吸附筛床B(32)中，对分子筛进行冲洗，产生的废气经排气阀B(304)排空；
(6)、重复步骤(1)～(5)；
在常压低海拔地区，待吸附筛床A(31)吸附饱和后，关闭进气阀A(301)、出气阀A(311)和排气阀B(304)，减小均压阀A(307)开度，通过压力监测装置B(306)检测吸附筛床B(32)内压力数值，提前结束均压过程；待吸附筛床B(32)吸附饱和后，关闭进气阀B(302)、出气阀B(312)和排气阀A(303)，减小均压阀B(308)开度，通过压力监测装置A(305)检测吸附筛床A(31)内压力数值，提前结束均压过程；
在高海拔低压地区，待吸附筛床A(31)吸附饱和后，关闭进气阀A(301)、出气阀A(311)和排气阀B(304)，增大均压阀A(307)开度；待吸附筛床B(32)吸附饱和后，关闭进气阀B(302)、出气阀B(312)和排气阀A(303)，增大均压阀B(308)开度。
9.根据权利要求8所述的制氧方法，其特征在于，所述步骤二中，所述制氧过程还包括：
通过氧气浓度监测装置A(16)检测的原料气氧气浓度数值，判断制氧场景属于常压地区还是低压地区；
根据判断结果，调节原料气进气阀(15)开度，通过原料气流量监测装置(14)反馈的原料气流量数值，获得需要的原料气进气流量。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101293164A (zh) * 2008-01-16 2008-10-29 张文权 二级吸附式制氧系统
CN110980652A (zh) * 2019-12-29 2020-04-10 广西珂深威医疗科技有限公司 一种基于分子筛分层填充的制氧系统
CN214611527U (zh) * 2021-03-31 2021-11-05 四川一脉科技有限公司 一种可回收不合格氧气的制氧设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5429664A (en) * 1993-02-22 1995-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. Pressure swing absorption with recycle of void space gas
CN1228128C (zh) * 2003-12-25 2005-11-23 北京科技大学 一种适于高海拔地区用的变压吸附制氧装置
CN213202367U (zh) * 2020-06-08 2021-05-14 可孚医疗科技股份有限公司 自适应海拔的便携式制氧机
CN114031093A (zh) * 2021-11-18 2022-02-11 江苏国瓷新材料科技股份有限公司 一种高效制备制氧分子筛的方法
CN216604667U (zh) * 2021-12-30 2022-05-27 苏州纳特云端净化设备有限公司 一种变压吸附串联制氧高效可调装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101293164A (zh) * 2008-01-16 2008-10-29 张文权 二级吸附式制氧系统
CN110980652A (zh) * 2019-12-29 2020-04-10 广西珂深威医疗科技有限公司 一种基于分子筛分层填充的制氧系统
CN214611527U (zh) * 2021-03-31 2021-11-05 四川一脉科技有限公司 一种可回收不合格氧气的制氧设备

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