CN1799988A - 一种吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置 - Google Patents

Abstract

一种吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置，属于空气分离领域，广泛应用于医疗保健领域。本发明由空气压缩机、过滤器、装有沸石分子筛的吸附器、一个电磁阀、一个均压阀、消音器、冷却器、三通阀、稳压罐以及流量调节计等部件构成。其特征在于：该制氧装置采用一个电磁阀和一个均压阀实现了“增压吸附、均压降压、降压解吸、反吹清洗、均压升压”的吸附器两端压工艺流程，使得能耗降低，氧气回收率提高，从而减小压缩机的功率，减轻了整机的体积和重量，降低了成本。本发明装置具有能耗低，经济性能优良的特点。

Description

一种吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置

技术领域

本发明属于空气分离制氧领域，特别涉及一种吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置。

背景技术

变压吸附(英文简称PSA)制氧技术是指利用空气中的氧气和氮气在沸石分子筛上的吸附容量、吸附速度、吸附力等方面的差异以及沸石分子筛对氧氮随压力不同具有不同的吸附容量的特性来完成氧氮分离的技术。变压吸附技术最早出现于20世纪50年代末期，经过几十年的发展，正在不断趋向于成熟和完善。微型变压吸附制氧技术已经广泛应用于医疗保健、家庭氧疗、室内增氧、高原补氧、科研氧源以及养殖业用氧等领域，是变压吸附制氧的一个重要的研究和应用领域。通常的微型变压吸附制氧装置是由空气过滤器、压缩机、冷凝器、电磁阀门、消音器、两个装填有沸石分子筛的吸附器、反吹清洗系统、稳压罐和流量调节计等部件构成。空气由过滤器去除杂质，经压缩机压缩升压后进入冷却期冷却，然后通过阀门的切换，进入其中一个装有沸石分子筛的吸附器，空气中的强吸附组分氮气被分子筛吸附，而弱吸附组分氧气则穿过吸附床从吸附器的出口排出。吸附器流出的氧气中，一部分进入稳压罐作为产品气，另一部分通过反吹清洗系统对处于解吸状态的另一个吸附床反吹，促进分子筛的解吸再生。当吸附床中的分子筛达到最大吸附量之前，通过电磁阀动作将空气切换到另一吸附器中进行吸附分离，同时对达到饱和状态的吸附器卸压解吸，解吸时废气通过消音器排入大气。这样，两个吸附器交替工作，就完成了生产的连续进行。

目前的微型变压吸附制氧装置一般采用无均压工艺流程和吸附器进气端均压工艺流程，采用普通的无均压变压吸附制氧工艺流程，吸附器完成吸附过程后，吸附器直接与消音器接通，吸附器内的高压空气直接排入大气，吸附器内的高压空气具有的能量没有被利用，吸附器进口处的未被吸附的空气也没有被利用，这样的流程能耗较高，氧气回收率低，吸附压力较高，所需要的压缩机的排气量较大。采用吸附器进气端均压工艺流程，能够回收一部分能量和吸附器进气端的空气，但是，吸附器出口端的高浓度氧气没有回收利用，因此其能耗仍然较高，回收率仍然较低。

发明内容

本发明目的在于解决微型变压吸附制氧装置的高能耗问题，并通过改进工艺流程，能够保证在原有工艺流程的氧气产量和纯度等前提之下，大大降低系统的能耗，从而减小压缩机功率，减少制氧机的体积和重量，降低成本。

一种吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置，该装置由过滤器1、压缩机2、冷却器3、电磁阀4、消音器5、吸附器6、吸附器7、三通阀9、稳压罐10、流量调节计11等元件组成。其特征在于本发明增设了均压阀8，采用了电磁阀和均压阀共同控制实现的吸附器两端均压的工艺流程，即：“增压吸附、均压降压、降压解吸、反吹清洗、均压升压”的循环流程。空气经过滤器1过滤后，进入压缩机2加压，高压气体在冷却器3中冷却，通过电磁阀4的切换进入吸附器6增压吸附，由吸附器6产生的氧气20％～40％通过三通阀9进入吸附器7，对吸附器7进行反吹清洗，60％～80％通过三通阀9进入稳压罐10，通过流量调节器11流出，供用户使用；当吸附器6完成吸附时，电磁阀4将吸附器6的入口与吸附器7的入口接通，均压阀8把吸附器6的出口与吸附器7的出口接通，吸附器6入口处的高压空气和出口处的高浓度氧气进入吸附器7，从而实现一次均压过程；均压结束后，吸附器6通过电磁阀4与消音器5接通，吸附器6内残余的气体通过消音器排入大气，此时，吸附器7增压吸附，由吸附器7产生的氧气20％～40％通过三通阀9进入吸附器6，对吸附器6进行反吹清洗，60％～80％通过三通阀9进入稳压罐10，通过流量调节器11流出，供用户使用。清洗完成后，电磁阀4将吸附器7的入口与吸附器6的入口接通，均压阀8把吸附器7的出口与吸附器6的出口接通，吸附器7入口处的高压空气和出口处的高浓度氧气进入吸附器6，完成第二次均压过程。这样，通过一个电磁阀和一个均压阀控制两个吸附器交替完成“增压吸附、均压降压、降压解吸、反吹清洗、均压升压”的两端均压工艺流程，并连续产出浓度大于93％的氧气。采用吸附器两端均压工艺流程使得制氧装置的能耗大大降低，需要的压缩机排气量大大减小，从而减小了压缩机的功率，使得制氧机的能耗、体积、重量都大为减小，制氧机的整体性能大大提高。

采用吸附器两端均压的工艺流程，不仅可以回收已完成吸附的吸附器内的高压空气所具有的能量，吸附器进口处未被吸附的空气，而且还可以回收吸附器出口端的高浓度氧气，从而降低了变压吸附制氧装置的能耗和所需压缩机的排气量，提高了氧气的回收率。采用吸附器两端均压工艺流程后，可以减小制氧装置的压缩机功率，进一步减小体积，减轻重量。综上所述，吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置具有如下的优点：1、氧气回收率高、能耗低、体积小、重量轻。2、减小压缩机功率，降低成本。

附图说明

图1为节能型微型变压吸附制氧装置流程图

图中，1-过滤器，2-压缩机，3-冷却器，4-电磁阀，5-消音器，6、7-吸附器，8-均压阀，9-三通阀，10-稳压罐，11-流量调节计

具体实施办法

参见图1，空气经过滤器1过滤后，进入压缩机2加压，高压气体在冷却器3中冷却，通过电磁阀4的切换进入吸附器6增压吸附，空气中的氮气被吸附器中的沸石分子筛吸附，剩余的浓度大于93％的氧气从吸附器中流出，其中60％～80％氧气经三通阀9进入稳压罐10，经流量调节计11流出供用户使用，20％～40％经三通阀9进入吸附器7，对吸附器7进行反吹清洗。当吸附器完成6吸附时，电磁阀4将吸附器6的入口与吸附器7的入口接通，均压阀8将吸附器6的出口与吸附器7的出口接通，吸附器6入口处的高压空气进入吸附器7，吸附器6出口处的高压高浓度氧气也进气吸附器7，从而实现一次均压过程。均压结束后吸附器6通过电磁阀4与消音器5接通，吸附器6内残余的气体通过消音器排入大气，此时由吸附器7产生的氧气60％～80％经三通阀9进入稳压罐10，经流量调节计11流出供用户使用，20％～40％经三通阀9进入吸附器6，对吸附器6进行反吹清洗；吸附器7完成吸附，吸附器6完成解吸后，电磁阀4将吸附器7的入口与吸附器6的入口接通，均压阀8将吸附器7的出口与吸附器6的出口接通，吸附器7入口处的高压空气进入吸附器6，吸附器7出口处的高压高浓度氧气也进气吸附器6，完成第二次均压过程。如此两吸附器交替往复循环，连续产出浓度大于93％的氧气。这样，通过一个电磁阀和一个均压阀控制两个吸附器交替完成“增压吸附、均压降压、降压解吸、反吹清洗、均压升压”的吸附器两端均压的工艺流程。吸附器两端均压的工艺流程使得循环过程中完成吸附的吸附器内的高压气体具有的能量得到重新利用，完成吸附的吸附器入口处的空气和出口处的高浓度氧气进入另一吸附器进行重新分离，从而降低了系统的能耗和所需压缩机的排气量，提高了氧气的回收率，进而减小了压缩机的功率，减小了制氧装置的体积、重量，降低了成本。

采用本发明专利涉及的吸附器两端均压的型微型变压吸附制氧装置，用300A型压缩机，在产品气流量为5L/min的情况下，其氧气的浓度可以达到93％以上。

Claims (1)

1、一种吸附器两端均压的微型变压吸附制氧装置，包括过滤器(1)、压缩机(2)、冷却器(3)、电磁阀(4)、消音器(5)、吸附器(6)、吸附器(7)、三通阀(9)、稳压罐(10)、流量调节计(11)元件，其特征在于本发明增设了均压阀(8)，采用一个电磁阀和一个均压阀实现了“增压吸附、均压降压、降压解吸、反吹清洗、均压升压”的吸附器两端均压的工艺流程；空气经过滤器(1)过滤后，进入压缩机(2)加压，高压气体在冷却器(3)中冷却，通过电磁阀(4)的切换进入吸附器(6)加压吸附，空气中的氮气被吸附器中的沸石分子筛吸附，剩余的浓度大于93％的氧气从吸附器中流出，其中60％～80％氧气经三通阀(9)进入稳压灌(10)，经流量调节计11流出供用户使用，20％～40％经三通阀(9)进入吸附器(7)，对吸附器(7)进行反吹清洗；当吸附器(6)完成吸附时，电磁阀(4)将吸附器(6)的入口与吸附器(7)的入口接通，均压阀(8)将吸附器(6)的出口与吸附器(7)的出口接通，吸附器(6)入口处的高压空气和出口处的高压高浓度氧气进入吸附器(7)，从而实现一次均压过程；均压结束后，吸附器(6)通过电磁阀(4)与消音器(5)接通，吸附器(6)内残余的气体通过消音器排入大气，此时由吸附器(7)产生的氧气60％～80％经三通阀(9)进入稳压罐(10)，经流量调节计(11)流出供用户使用，20％～40％经三通阀(9)进入吸附器(6)，对吸附器(6)进行反吹清洗，吸附器(7)完成吸附，吸附器(6)完成解吸后，电磁阀(4)将吸附器(7)的入口与吸附器(6)的入口接通，均压阀(8)将吸附器(7)的出口与吸附器(6)的出口接通，吸附器(7)入口处的高压空气和出口处的高压高浓度氧气进入吸附器(6)，完成第二次均压过程；如此两吸附器交替往复循环，连续产出浓度大于93％的氧气。