CN117942706A - 一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法，所述装置系统包括：吸附单元、第一真空装置、第二真空装置和氧气缓冲装置；所述吸附单元连接到第二真空装置，所述第二真空装置用于抽取吸附单元内的气体；所述吸附单元的出口通过第一真空装置连接到氧气缓冲装置，所述第一真空装置用于将原料气抽入吸附单元。本发明提供的装置系统和方法气体压缩较小，能耗较低，对吸附剂再生效果好，产氧循环时间短，可以实现装置尺寸的小型化，可以从空气中分离出纯度在90％(体积百分比)以上的氧气，氧气回收率高。
Description
技术领域
本发明属于变压吸附制氧技术领域，具体涉及一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法。
背景技术
空气中的主要成分是氮气和氧气，变压吸附制氧(Pressure Swing Adsorption,PSA)是一种用于制备氧气的工业技术，它基于吸附剂在不同压力下对气体成分的不同吸附能力，主要用于从空气中分离氧气和氮气，以产生高纯度的氧气。其主要作用原理是：氮气在分子筛上的吸附能力比氧气强(氮与分子筛表面离子的作用力强)，当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分子筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气；当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气便可以解吸出来，分子筛得到再生并可重复利用。
目前，市场上常用制氧设备多采用变压吸附法。例如，CN106672906A、CN106698357A、CN106744696A等专利公开了低压吸附真空解吸制备氧气的装置和方法，这种装置包括鼓风机、真空泵、多个吸附塔、多个均压罐和氧气缓冲罐。现有的变压吸附制氧设备尺寸和能耗均较大，主要流程中的氧气收率和吸附剂产率低，氧气浓度在85％左右，产品压力波动大，产氧时间间隔长，难以满足氧气浓度和用量较高的使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法，实现制氧设备的尺寸小型化和能耗降低，并提升氧气收率。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种快速变压真空吸附制氧的装置系统，所述装置系统包括：吸附单元、第一真空装置、第二真空装置和氧气缓冲装置；
所述吸附单元连接到第二真空装置，所述第二真空装置用于抽取吸附单元内的气体；
所述吸附单元的出口通过第一真空装置连接到氧气缓冲装置，所述第一真空装置用于将原料气抽入吸附单元。
本发明在原料气入口处不再设置鼓风机或压缩机等送风装置，即，沿原料气输送方向，在吸附单元前面不再设置送风装置，这是由于本发明通过在吸附单元和氧气缓冲装置之间设置了第一真空装置，第一真空装置抽取气体在系统内形成压降，将原料气抽入吸附单元，易吸附组分被吸附剂吸附，不易吸附组分被第一真空装置抽出成为氧气产品气，而无需采用送风装置将大量原料气压缩进行吸附。变压吸附制氧系统的能耗主要来源于压缩动力装置压缩空气所消耗的电能，能耗与压力呈现正相关关系。在相同空气量和产氧量的条件下，本申请采用第一真空装置在产气线路上抽取气体，其额定真空度仅略低于常压，压比远低于现有技术中采用在原料气入口处设置空气压缩机或风机等压缩动力装置的变压吸附制氧系统，进而导致本申请提供的装置系统的能耗远低于现有技术。
压缩动力装置的能耗计算公式如下：
其中，dW，动力设备处理每mol气流所需能耗，J/mol；Wcycle，动力设备单周期能耗，J；γ，绝热指数；PIn，动力设备入口处的压力，bar；Pout，动力设备出口处的压力，bar；TIn，流入动力设备的气流温度，K；ncycle，动力设备在单周期循环中的处理气量，mol。
本发明提供的装置系统在吸附压力为常压、解吸在真空条件下完成变压吸附制氧，在吸附阶段，采用真空泵抽取常压空气输入吸附塔，与高压吸附相比，气体压缩比较小，能耗较低，采用真空解吸，对吸附剂再生效果好，产氧循环时间短，单位产气量所需吸附剂量少，可以实现装置尺寸的小型化，可以分离出纯度在90％(体积百分比)以上的氧气，氧气回收率高。
本发明所述快速变压真空吸附制氧的装置系统中快速是指在几秒至几十秒的时间内完成单个循环周期，其中仅需几秒至十几秒的吸附时间(吸附脱附同时完成)，即可实现平稳产氧。
优选地，所述吸附单元包括至少2个吸附塔，所述吸附塔间并联连接。
优选地，所述吸附塔之间分别通过第一管路、第二管路和第三管路相连，所述第一管路连接到原料气源；所述第二管路连接到第二真空装置；所述吸附塔的出口通过第四管路相连，第四管路依次连接到第一真空装置和氧气缓冲装置。
优选地，所述装置系统还包括阀门，所述阀门包括气动切换阀和止回阀，所述止回阀设置在吸附单元出口与氧气缓冲装置之间。
优选地，所述装置系统还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器与阀门用于输出电信号控制阀门。
优选地，所述吸附单元中的吸附剂包括碳分子筛、活性氧化铝或沸石分子筛的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括碳分子筛与活性氧化铝的组合，活性氧化铝与沸石分子筛的组合，碳分子筛与沸石分子筛的组合，或，碳分子筛、活性氧化铝与沸石分子筛的组合。
本发明采用的快速变压真空吸附制氧的装置系统的吸附塔的直径仅为0.5-5dm3，同时，不设置均压罐，因此，整体设备尺寸小，占地面积在0.1-10dm2，而常规的工业小规模变压吸附制氧设备的占地面积一般在1m2以上。
第二方法，本发明提供一种快速变压真空吸附制氧的方法，所述方法使用第一方面所述的装置系统，所述方法包括如下步骤：
(1)原料气通过第一真空装置抽入吸附单元进行吸附，获得氧气输送到氧气缓冲装置；
(2)吸附单元吸附饱和后，第二真空装置对吸附单元抽真空进行真空解吸。
优选地，步骤(1)所述原料气中氧气的体积分数为2-60％，例如可以是2％、10％、20％、30％、40％、50％或60％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述吸附的压力为90-105kPa，例如可以是90kPa、95kPa、100kPa或105kPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述吸附的温度为-10至60℃，例如可以是-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃或60℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为20-30℃。
优选地，步骤(2)所述抽真空的终点压力为10-60kPa，例如可以是10kPa、20kPa、30kPa、40kPa、50kPa或60kPa，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的装置系统和方法气体压缩较小，能耗较低，对吸附剂再生效果好，产氧循环时间短，可以实现装置尺寸的小型化，可以从空气中分离出纯度在90％(体积百分比)以上的氧气，氧气回收率高。
附图说明
图1是实施例1提供的快速变压真空吸附制氧的装置系统的结构示意图；
其中，11，第一吸附塔；12，第二吸附塔；21，第一真空泵；22，第二真空泵；30，氧气缓冲罐；40-42，气动切换阀；50-52，气动切换阀；61-62，气动切换阀；71，气动切换阀；60，止回阀；
图2是实施例2提供的快速变压真空吸附制氧的装置系统的结构示意图；
其中，11，第一吸附塔；12，第二吸附塔；13，第三吸附塔，21，第一真空泵；22，第二真空泵；30，氧气缓冲罐；40-43，气动切换阀；50-53，气动切换阀；61-63，气动切换阀；71-73，气动切换阀；60，止回阀；
图3是对比例1提供的变压吸附制氧的装置系统的结构示意图；
其中，11，第一吸附塔；12，第二吸附塔；21，空气压缩机；30，氧气缓冲罐；40-42，气动切换阀；50-52，气动切换阀；61-62，气动切换阀；71，气动切换阀；60，止回阀；
图4是对比例2提供的变压吸附制氧的装置系统的结构示意图；
其中，11，第一吸附塔；12，第二吸附塔；13，第三吸附塔；21，空气压缩机；30，氧气缓冲罐；40-43，气动切换阀；50-53，气动切换阀；61-63，气动切换阀；71-73，气动切换阀；60，止回阀。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
为了清楚说明本发明的技术方案，具体实施方式中，所采用的吸附塔的直径为54mm，高度为500mm，采用型号460m3/h的真空泵。
实施例1
本实施例提供了一种如图1所示的快速变压真空吸附制氧的装置系统，所述装置系统包括第一吸附塔11、第二吸附塔12、第一真空泵21、第二真空泵22、氧气缓冲罐30、止回阀60和9个气动切换阀40、41、42、50、51、52、61、62及71；
第一吸附塔11和第二吸附塔12分别通过第一管路、第二管路和第三管路相连，第一管路上设置有气动切换阀40、41及42；第二管路上设置有气动切换阀50、51及52，第二管路连接到第二真空泵22；第三管路上设置有气动切换阀71；
第一吸附塔11和第二吸附塔12的出口通过第四管路依次连接到第一真空泵21和氧气缓冲罐30，第四管路上设置有气动切换阀61、气动切换阀62和止回阀60；
第一吸附塔11和第二吸附塔12中的吸附剂为沸石分子筛；
所述装置系统还包括可编程逻辑控制器(PLC)(图中未标出)，所述可编程逻辑控制器用于输出电信号控制上述止回阀和气动切换阀。
实施例2
本实施例提供了一种如图2所示的快速变压真空吸附制氧的装置系统，所述装置系统包括第一吸附塔11、第二吸塔12、第三吸附塔13、第一真空泵21、第二真空泵22、氧气缓冲罐30、止回阀60和14个气动切换阀40、41、42、43、50、51、52、53、61、62、63、71、72及73；
第一吸附塔11、第二吸附塔12和第三吸附塔13分别通过第一管路、第二管路和第三管路相连，第一管路上设置有气动切换阀40、41、42及43，第二管路上设置有气动切换阀50、51、52及53，第二管路连接到第二真空泵22；第三管路上设置有气动切换阀71、72及73；
第一吸附塔11、第二吸附塔12和第三吸附塔13的出口通过第四管路依次连接到第一真空泵21和氧气缓冲罐30，第四管路上设置有气动切换阀61、62及63和止回阀60；
第一吸附塔11、第二吸附塔12和第三吸附塔13中的吸附剂为沸石分子筛；
所述装置系统还包括可编程逻辑控制器(PLC)(图中未标出)，所述可编程逻辑控制器用于输出电信号控制上述止回阀和气动切换阀。
对比例1
本对比例提供了一种如图3所示的变压吸附制氧的装置系统，所述装置系统包括：第一吸附塔11、第二吸附塔12、空气压缩机21、氧气缓冲罐30、止回阀60和9个气动切换阀40、41、42、50、51、52、61、62及71；
第一吸附塔11和第二吸附塔12分别通过第一管路、第二管路和第三管路相连，第一管路上设置有气动切换阀40、41及42，第一管路连接到空气压缩机；第二管路上设置有气动切换阀50、51及52；第三管路上设置有气动切换阀71；
第一吸附塔11和第二吸附塔12的出口通过第四管路连接到氧气缓冲罐30，第四管路上设置有气动切换阀61及62和止回阀60；
第一吸附塔11和第二吸附塔12中的吸附剂为沸石分子筛；
所述装置系统还包括可编程逻辑控制器(PLC)(图中未标出)，所述可编程逻辑控制器用于输出电信号控制上述止回阀和气动切换阀。
对比例2
本对比例提供了一种如图4所示的变压吸附制氧的装置系统，所述装置系统包括：第一吸附塔11、第二吸塔12、第三吸附塔13、空气压缩机21、氧气缓冲罐30、止回阀60和14个气动切换阀40、41、42、43、50、51、52、53、61、62、63、71、72及73；
第一吸附塔11、第二吸附塔12和第三吸附塔13分别通过第一管路、第二管路和第三管路相连，第一管路上设置有气动切换阀40、41、42及43，第一管路连接到压缩机21，第二管路上设置有气动切换阀50、51、52及53，第三管路上设置有气动切换阀71、72及73；
第一吸附塔11、第二吸附塔12和第三吸附塔13的出口通过第四管路连接到氧气缓冲罐30，第四管路上设置有气动切换阀61、62及63和止回阀60；
第一吸附塔11和第二吸附塔12中的吸附剂为沸石分子筛；
所述装置系统还包括可编程逻辑控制器(PLC)(图中未标出)，所述可编程逻辑控制器用于输出电信号控制上述止回阀和气动切换阀。
应用例1
本应用例提供了一种快速变压真空吸附制氧的方法，所述方法使用实施例1提供的装置系统，所述方法包括如下步骤：
(1)阀门40、41、61、60、71、52和50开启，其余阀门关闭，启动第一真空泵21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由第一真空泵21抽入第一吸附塔11，此时，第一真空泵21的额定真空度为0.7bar，第一吸附塔11进行吸附，吸附过程中11内气压由0.75bar升至1.01bar，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从第一吸附塔11排出，一部分由阀门71冲洗第二吸附塔12，另一部分氧气产品进入氧气缓冲罐30，同阶段，启动第二真空泵22，对第二吸附塔12进行抽真空，第二真空泵22的额定真空度为0.4bar，抽至压力为42kPa进行真空解吸，该步所需时间为7秒；
(2)第一吸附塔11吸附氮气饱和后，阀门71开启，其余阀门关闭，停止第一真空泵21和第二真空泵22，采用第一吸附塔11对第二吸附塔12进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(3)阀门40、42、62、60、71、51和50开启，其余阀门关闭，启动第一真空泵21，常压空气由第一真空泵21抽入第二吸附塔12进行吸附，第一真空泵21的额定真空度为0.7bar，12在吸附过程中气压由0.75bar升至1.01bar，获得的氧气一部分由阀门71冲洗第一吸附塔11，另一部分输送到氧气缓冲罐30，同阶段，启动第二真空泵22对第一吸附塔11抽真空，第二真空泵22的额定真空度为0.4bar，抽至压力为42kPa进行真空解吸，该步所需时间为7秒；
(4)第二吸附塔12的吸附剂吸附氮气饱和时，阀门71开启，其余阀门关闭，停止第一真空泵21和第二真空泵22，采用第二吸附塔12对第一吸附塔11进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(5)重复上述步骤，周期性切换，进行平稳产氧。
应用例2
本应用例提供了一种快速变压真空吸附制氧的方法，所述方法使用实施例2提供的装置系统，所述方法包括如下步骤：
(1)阀门40、41、43、60、61、63、71、72、73、52和50开启，其余阀门关闭，启动第一真空泵21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由第一真空泵21抽入第一吸附塔11和第三吸附塔13，此时，第一真空泵21的额定真空度为0.7bar，第一吸附塔11和第三吸附塔13进行吸附，吸附过程中11和13内气压由0.75bar升至1.01bar，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从11和13排出，一部分由阀门71、72、73冲洗第二吸附塔12，另一部分氧气产品进入氧气缓冲罐30，同阶段，启动第二真空泵22，对第二吸附塔12进行抽真空，第二真空泵22的额定真空度为0.4bar，抽至压力为42kPa进行真空解吸，该步所需时间为3.5秒；
(2)阀门72、73开启，其余阀门关闭，停止第一真空泵21和第二真空泵22，采用第三吸附塔13对第二吸附塔12进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(3)阀门40、41、42、60、61、62、71、72、73、53和50开启，其余阀门关闭，启动第一真空泵21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由第一真空泵21抽入第一吸附塔11和第二吸附塔12，此时，第一真空泵21的额定真空度为0.7bar，第一吸附塔11和第二吸附塔12进行吸附，吸附过程中11和12内气压由0.75bar升至1.01bar，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从11和12排出，一部分由阀门71、72、73冲洗第三吸附塔13，另一部分氧气产品进入氧气缓冲罐30，同阶段，启动第二真空泵22，对第三吸附塔13进行抽真空，第二真空泵22的额定真空度为0.4bar，抽至压力为42kPa进行真空解吸，该步所需时间为3.5秒；
(4)阀门71、73开启，其余阀门关闭，停止第一真空泵21和第二真空泵22，采用第一吸附塔11对第三吸附塔13进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(5)阀门40、42、43、60、62、63、71、72、73、51和50开启，其余阀门关闭，启动第一真空泵21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由第一真空泵21抽入第二吸附塔12和第三吸附塔13，此时，第一真空泵21的额定真空度为0.7bar，第二吸附塔12和第三吸附塔13进行吸附，吸附过程中12和13内气压由0.75bar升至1.01bar，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从12和13排出，一部分由阀门71、72、73冲洗第一吸附塔11，另一部分氧气产品进入氧气缓冲罐30，同阶段，启动第二真空泵22，对第一吸附塔11进行抽真空，第二真空泵22的额定真空度为0.4bar，抽至压力为42kPa进行真空解吸，该步所需时间为3.5秒；
(6)阀门71、72开启，其余阀门关闭，停止第一真空泵21和第二真空泵22，采用第二吸附塔12对第一吸附塔11进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(7)重复上述步骤，周期性切换，进行产氧。
对比应用例1
本对比应用例提供了一种变压吸附制氧的方法，所述方法使用对比例1提供的装置系统，所述方法包括如下步骤：
(1)阀门40、41、61、60、71、52和50开启，其余阀门关闭，启动空气压缩机21，常压空气由空气压缩机21压缩至第一吸附塔11进行吸附，空气压缩机21的风压为245kPa，吸附过程中第一吸附塔11的气压由175kPa升至240kPa，获得氧气一部分由阀门71冲洗第二吸附塔12，另一部分输送到氧气缓冲罐30，同阶段，第二吸附塔12在常压在进行解吸，该步所需时间为7秒；
(2)第一吸附塔11吸附氮气饱和后，阀门71开启，其余阀门关闭，停止空气压缩机21，采用第一吸附塔11对第二吸附塔12进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(3)阀门40、42、62、60、71、51和50开启，其余阀门关闭，启动空气压缩机21，常压空气由空气压缩机21压缩至第二吸附塔12进行吸附，空气压缩机21的风压为245kPa，吸附过程中第二吸附塔12的气压由175kPa升为240kPa，获得氧气一部分由阀门71冲洗第一吸附塔11，另一部分输送到氧气缓冲罐30，同阶段，第一吸附塔11在常压下进行解吸，该步所需时间为7秒；
(4)第二吸附塔12吸附氮气饱和后，阀门71开启，其余阀门关闭，停止空气压缩机21，采用第二吸附塔12对第一吸附塔11进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(5)重复上述步骤，周期性切换，进行产氧。
对比应用例2
本对比应用例提供了一种变压吸附制氧的方法，所述方法使用对比例2提供的装置系统，所述方法包括如下步骤：
(1)阀门40、41、43、60、61、63、71、72、73、52和50开启，其余阀门关闭，启动空气压缩机21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由空气压缩机21压缩至第一吸附塔11和第三吸附塔13，此时，空气压缩机21的风压为245kPa，第一吸附塔11和第三吸附塔13进行吸附，吸附过程中11和13内气压由175kPa升至240kPa，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从11和13排出，获得氧气产品一部分由阀门71、72、73冲洗第二吸附塔12，另一部分进入氧气缓冲罐30，同阶段，第二吸附塔12在常压在进行解吸，该步所需时间为3.5秒；
(2)阀门72、73开启，其余阀门关闭，停止空气压缩机21，采用第三吸附塔13对第二吸附塔12进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(3)阀门40、41、42、60、61、62、71、72、73、53和50开启，其余阀门关闭，启动空气压缩机21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由空气压缩机21压缩至第一吸附塔11和第二吸附塔12，此时，空气压缩机21的风压为245kPa，第一吸附塔11和第二吸附塔12进行吸附，吸附过程中11和12内气压由175kPa升至240kPa，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从11和12排出，获得氧气产品一部分由阀门71、72、73冲洗第三吸附塔13，另一部分进入氧气缓冲罐30，同阶段，第三吸附塔13在常压下进行解吸，该步所需时间为3.5秒；
(4)阀门71、73开启，其余阀门关闭，停止空气压缩机21，采用第一吸附塔11对第三吸附塔13进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(5)阀门40、42、43、60、62、63、71、72、73、51和50开启，其余阀门关闭，启动空气压缩机21，常压空气经过过滤消音器除去机械杂质由空气压缩机21抽入第二吸附塔12和第三吸附塔13，此时，空气压缩机21的风压为245kPa，第二吸附塔12和第三吸附塔13进行吸附，吸附过程中12和13内气压由175kPa升至240kPa，空气中的水分和二氧化碳优先被吸附，然后氮气也被吸附，氧气则在气相中得到富集，并从12和13排出，获得氧气产品一部分由阀门71、72、73冲洗第一吸附塔11，另一部分进入氧气缓冲罐30，同阶段，第一吸附塔11在常压下进行解吸，该步所需时间为3.5秒；
(6)阀门71、72开启，其余阀门关闭，停止空气压缩机21，采用第二吸附塔12对第一吸附塔11进行自然充压至两塔压力均衡，该步所需时间为0.8秒；
(7)重复上述步骤，周期性切换，进行产氧。
表1
其中，压力区间为解吸压力与吸附压力的之间的范围；空氧比为在一个循环内制氧装置所处理的空气体积与所产氧气的体积的比。
由应用例结果可知，在同一生产要求(产气量一致且氧浓度大于85％)下，本申请提供的快速变压真空吸附制氧的装置及方法的能耗明显低于对比例提供的高压吸附常压解吸制氧的装置及方法；且产氧效果(氧气回收率及空氧比)有明显提升。此外，本申请提供的三塔制氧工艺的吸附剂产率明显高于二塔制氧工艺。
本发明提供的两塔装置系统及方法每分钟可制得4升90％以上的较高纯度的氧气，满足了家用制氧机行业标准规定的单人氧疗标准。在产气流量在4L/min条件下，产品气的氧气浓度达到90％以上，可用于至少4人的保健用氧。
本发明提供的三塔装置系统及方法每分钟可制得8升85％以上的较高纯度的氧气，满足了家用制氧机行业标准规定的单人氧疗标准。在产气流量在4L/min条件下，产品气的氧气浓度达到85％以上，可用于至少8人的保健用氧。
综上所述，本发明提供的装置系统和方法气体压缩较小，能耗较低，对吸附剂再生效果好，吸附剂产率高，产氧循环时间短，可以实现装置尺寸的小型化，可以分离出纯度在90％(体积百分比)以上的氧气，氧气回收率高。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种快速变压真空吸附制氧的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括：吸附单元、第一真空装置、第二真空装置和氧气缓冲装置；
所述吸附单元连接到第二真空装置，所述第二真空装置用于抽取吸附单元内的气体；
所述吸附单元的出口通过第一真空装置连接到氧气缓冲装置，所述第一真空装置用于将原料气抽入吸附单元。
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述吸附单元包括至少2个吸附塔，所述吸附塔间并联连接；
优选地，所述吸附塔之间分别通过第一管路、第二管路和第三管路相连，所述第一管路连接到原料气源，所述第二管路连接到第二真空装置；所述吸附塔的出口通过第四管路相连，第四管路依次连接到第一真空装置和氧气缓冲装置。
3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述装置系统还包括阀门，所述阀门包括气动切换阀和止回阀，所述止回阀设置在吸附单元出口与氧气缓冲装置之间。
4.根据权利要求3所述的装置系统，其特征在于，所述装置系统还包括可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器与阀门用于输出电信号控制阀门。
5.根据权利要求1-4任一项所述的装置系统，其特征在于，所述吸附单元中的吸附剂包括碳分子筛、活性氧化铝或沸石分子筛的任意一种或至少两种的组合。
6.一种快速变压真空吸附制氧的方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1-5任一项所述的装置系统，所述方法包括如下步骤：
(1)原料气通过第一真空装置抽入吸附单元进行吸附，获得氧气输送到氧气缓冲装置；
(2)吸附单元吸附饱和后，第二真空装置对吸附单元抽真空进行真空解吸。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述原料气中氧气的体积分数为2-60％。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述吸附的压力为90-105kPa。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述吸附的温度为-10至60℃。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述抽真空的终点压力为10-60kPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410162082.3A CN117942706A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410162082.3A CN117942706A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117942706A true CN117942706A (zh) | 2024-04-30 |
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ID=90798207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410162082.3A Pending CN117942706A (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种快速变压真空吸附制氧的装置系统及方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
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-
2024
- 2024-02-05 CN CN202410162082.3A patent/CN117942706A/zh active Pending
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