CN209065416U - 一种低压吸附制氧装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种低压吸附制氧装置,属于制氧设备技术领域,包括依次相连的低压空气压缩机、空气净化系统、低压吸附制氧系统;所述空气净化系统由以此相连的第一空气缓冲罐、气液分离器、冷冻式干燥机、第一精密过滤器、第二精密过滤器、第三精密过滤器组成;所述低压吸附制氧系统包括以此相连的第二空气缓冲罐、变压吸附制氧机、氧气缓冲罐、粉尘精滤器。本装置采用低压空气压缩机,由于低压空气压缩机在同等功率下产气量可增加50%,相当于能耗只需常规制氧机的一半便可得到所需氧气量。

Description

一种低压吸附制氧装置
技术领域
本实用新型制氧机属于制氧设备技术领域,特别涉及一种低压吸附制氧装置。
背景技术
随着工业的迅速发展,制氧机在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用,我国对氧气的需求量逐年增加。
气中的主要成分是氮气和氧气,利用环境温度下,空气中氮气和氧气在分子筛上的吸附性能不同(氧气能通过而氮气被吸附),设计适当的工艺过程,可以使氮气和氧气分离制得氧气。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。
现在市场上小型制氧设备都采用变压吸附法(PSA),其是一种利用多空固体吸附剂在一定压力、温度下,对混合气体中不同组分具有选择吸附的特性,实现混合气体的分离技术。低压吸附真空解吸(VPSA)法的吸附压力高于大气压,一般在40~60Kpa,VPSA法是目前采用最多的一种制氧工艺,制氧电耗一般在0.15~0.2KWh/m3,装置规模0~2000 m3/h。
目前,PSA制氧机存在能耗高的缺点,VPSA制氧机存在设备过多的不足。传统的制氧机已经满足不了现在市场的需求。
实用新型内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本实用新型的目的在于提供一种低压吸附制氧装置。
为了达到上述目的,本实用新型采取了以下的技术方案。
一种低压吸附制氧装置,包括依次相连的低压空气压缩机、空气净化系统、低压吸附制氧系统;所述空气净化系统由第一空气缓冲罐、气液分离器、冷冻式干燥机、第一精密过滤器、第二精密过滤器、第三精密过滤器组成;所述第一空气缓冲罐输入端与低压空气压缩机相连,输出端与气液分离器相连;所述冷冻式干燥机输入端与气液分离器相连,输出端与第一精密过滤器相连;所述第二精密过滤器输入端与第一精密过滤器相连,输出端与第三精密过滤器;所述第三精密过滤器的输出端连接低压吸附制氧系统;所述低压吸附制氧系统包括第二空气缓冲罐、变压吸附制氧机、氧气缓冲罐、粉尘精滤器;所述第二空气缓冲罐输入端与第三精密过滤器相连,输出端与变压吸附制氧机相连;所述氧气缓冲罐输入端与变压吸附制氧机相连,输出端与粉尘精滤器相连。
所述变压吸附制氧机,包括总进气管、压力调节阀、第九气动阀、第一气管支路、第一气动阀、第二气动阀、废气排气管、第二气管支路、第三气动阀、第四气动阀、第三气管支路、第五气动阀、第六气动阀、通气管路、左进气管、右进气管、左吸附塔、右吸附塔、左出气管、左再生气入口、第七气动阀、右出气管、右再生气入口、第八气动阀、总出气管;所述总进气管一端连接第二空气缓冲罐的输出端,另一端连接第二气管支路;所述总进气管安装有压力调节阀和第九气动阀;所述左吸附塔的输入端安装有左进气管,输出端安装有左出气管;所述右吸附塔的输入端安装有右进气管,输出端安装有右出气管;所述第一气管支路、第二气管支路、第三气管支路并联设置,且第一气管支路两端、第二气管支路两端、第三气管支路两端均分别连接左出气管和右进气管;
所述第一气管支路安装有第一气动阀和第二气动阀;所述第一气管支路连接有废气排气管;所述废气排气管安装有消声器;所述第一气动阀位于左进气管和废气排气管之间;所述第二气动阀位于废气排气管和右进气管之间;
所述第二气管支路安装有第三气动阀和第四气动阀;所述第三气动阀位于左进气管和总进气管之间;所述第四气动阀位于总进气管和右进气管之间;
所述第三气管支路安装有第五气动阀和第六气动阀;所述第三气管支路中部连接通气管路的一端,所述通气管路的另一端连接总出气管的输入端;所述总出气管的输出端连接氧气缓冲罐;
所述左出气管的输出端连接总出气管的输入端,且左出气管安装有左再生气入口和第七气动阀;所述左再生气入口位于第七气动阀和左吸附塔之间;
所述右出气管的输出端连接总出气管的输入端,且右出气管安装有右再生气入口和第八气动阀;所述右再生气入口位于第八气动阀和右吸附塔之间。
一种低压吸附制氧装置,还包括排污管路,所述排污管路连接第一空气缓冲罐、气液分离器、冷冻式干燥机、第一精密过滤器、第二精密过滤器、第三精密过滤器、第二空气缓冲罐、氧气缓冲罐和粉尘精滤器。
一种低压吸附制氧装置,采用低压空气压缩机,由于低压空气压缩机在同等功率下产气量可增加50%,相当于能耗只需常规制氧机的一半便可得到所需氧气量。因此本装置,节省了大量的能源,可使用较少的能源来满足制氧机的工艺流程,实现节能减排。同时,本装置精简了结构,操作简便,易于使用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是变压吸附制氧机的结构示意图;
图中:低压空气压缩机100、
空气净化系统200、第一空气缓冲罐201、气液分离器202、冷冻式干燥机203、第一精密过滤器204、第二精密过滤器205、第三精密过滤器206、
低压吸附制氧系统300、第二空气缓冲罐301、
变压吸附制氧机302、总进气管310、压力调节阀311、第九气动阀312、第一气管支路313、第一气动阀314、第二气动阀315、废气排气管316、第二气管支路317、第三气动阀318、第四气动阀319、第三气管支路320、第五气动阀321、第六气动阀322、通气管路323、左进气管324、右进气管325、左吸附塔326、右吸附塔327、左出气管328、左再生气入口329、第七气动阀330、右出气管331、右再生气入口332、第八气动阀333、总出气管334、
氧气缓冲罐303、粉尘精滤器304、
排污管路400。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型作进一步详细说明。
一种低压吸附制氧装置,包括依次相连的低压空气压缩机100、空气净化系统200、低压吸附制氧系统300。
所述低压空气压缩机100,将原料空气加压到0.4Mpa后进入空气净化系统200。
所述空气净化系统200,除去压缩空气中的水、油雾和尘埃等。在变压吸附空气分离设备中,其关键部件分子筛是一种内部含有大量微孔的颗粒状物质(如球型),因此怕油、水和粉尘。空压机生产出的压缩空气内含有大量的油分和水分。因此,压缩空气在进入分子筛前要深度除水,除油,除尘。
所述空气净化系统200由第一空气缓冲罐201、气液分离器202、冷冻式干燥机203、第一精密过滤器204、第二精密过滤器205、第三精密过滤器206组成;所述第一空气缓冲罐201输入端与低压空气压缩机100相连,输出端与气液分离器202相连;所述冷冻式干燥机203输入端与气液分离器202相连,输出端与第一精密过滤器204相连;所述第二精密过滤器205输入端与第一精密过滤器204相连,输出端与第三精密过滤器206;所述第三精密过滤器206的输出端连接低压吸附制氧系统300。
第一空气缓冲罐201,用于缓冲从低压空气压缩机100输送过来的原料气体,供后端平稳用气。气液分离器202除去原料气体中的大部分的油、水和粉尘。冷冻式干燥机203使压缩空气的常压露点降至-20℃左右,除去大量的水分。压缩空气经过第一精密过滤器204、第二精密过滤器205、第三精密过滤器206过滤后使含油量≤0.001ppm、含尘量≤0.01μm,之后进入低压吸附制氧系统300。
所述低压吸附制氧系统300包括第二空气缓冲罐301、变压吸附制氧机302、氧气缓冲罐303、粉尘精滤器304;所述第二空气缓冲罐301输入端与第三精密过滤器206相连,输出端与变压吸附制氧机302相连;所述氧气缓冲罐303输入端与变压吸附制氧机302相连,输出端与粉尘精滤器304相连。
所述第二空气缓冲罐301,用于缓冲压缩气体,供后端平稳用气。所述变压吸附制氧机302进行氧氮吸附分离。压缩气体从吸附塔低端进入,进行氧氮吸附分离,然后从出口端流出氧气,这一过程经均压、减压后至常压。二个吸附塔交替循环操作,连续送入原料空气,连续生产氧气。从变压吸附制氧机302出来的氧气进入氧气缓冲罐303,再经粉尘精滤器304过滤后,从而得到洁净氧气。
所述变压吸附制氧机302,包括总进气管310、压力调节阀311、第九气动阀312、第一气管支路313、第一气动阀314、第二气动阀315、废气排气管316、第二气管支路317、第三气动阀318、第四气动阀319、第三气管支路320、第五气动阀321、第六气动阀322、通气管路323、左进气管324、右进气管325、左吸附塔326、右吸附塔327、左出气管328、左再生气入口329、第七气动阀330、右出气管331、右再生气入口332、第八气动阀333、总出气管334。
所述总进气管310一端连接第二空气缓冲罐301的输出端,另一端连接第二气管支路317;所述总进气管310安装有压力调节阀311和第九气动阀312;所述左吸附塔326的输入端安装有左进气管324,输出端安装有左出气管328;所述右吸附塔327的输入端安装有右进气管325,输出端安装有右出气管331;所述第一气管支路313、第二气管支路317、第三气管支路320并联设置,且第一气管支路313两端、第二气管支路317两端、第三气管支路320两端均分别连接左出气管328和右进气管325;
所述第一气管支路313安装有第一气动阀314和第二气动阀315;所述第一气管支路313连接有废气排气管316;所述废气排气管316安装有消声器;所述第一气动阀314位于左进气管324和废气排气管316之间;所述第二气动阀315位于废气排气管316和右进气管325之间;
所述第二气管支路317安装有第三气动阀318和第四气动阀319;所述第三气动阀318位于左进气管324和总进气管310之间;所述第四气动阀319位于总进气管310和右进气管325之间;
所述第三气管支路320安装有第五气动阀321和第六气动阀322;所述第三气管支路320中部连接通气管路323的一端,所述通气管路323的另一端连接总出气管334的输入端;所述总出气管334的输出端连接氧气缓冲罐303。
所述左出气管328的输出端连接总出气管334的输入端,且左出气管328安装有左再生气入口329和第七气动阀330;所述左再生气入口329位于第七气动阀330和左吸附塔326之间。
所述右出气管331的输出端连接总出气管334的输入端,且右出气管331安装有右再生气入口332和第八气动阀333;所述右再生气入口332位于第八气动阀333和右吸附塔327之间。
变压吸附制氧机302的工作原理如下:
1.管道清洗。关闭第七气动阀330和第八气动阀333,打开其余气动阀。前置的洁净的空气,流过总进气管310、第二气管支路317、第一气管支路313、废气排气管316、废气排气管316、通气管路323和总出气管334,排除上述管道中的原有的浑浊空气。
2.左吸附塔326进行吸附,右吸附塔327进行解压。第九气动阀312、第三气动阀318、第七气动阀330、第二气动阀315处于打开状态,其余气动阀关闭。调整压力调节阀311,从而调节压缩空气的压力。压缩空气从总进气管310、第二气管支路317和左进气管324流入左吸附塔326进行吸附。压缩空气中的水分和二氧化碳优先被吸附,然后氮气也被吸附,氧气则很少吸附。氧气在气相总得到富集,并从左吸附塔326顶端排出并从总出气管334流向后置装置,这个过程就被称为“吸附”。废气排气管316连接有鼓风机,在鼓风机的作用下,对右吸附塔327进行抽真空,进行真空解析,解析吸附剂上的吸附的氮气,使吸附剂得到再生。
3.当左吸附塔326中的吸附剂吸附氮气饱和时,对左吸附塔326进行解压,对右吸附塔327进行吸附。第九气动阀312、第四气动阀319、第八气动阀333、第一气动阀314处于打开状态,其余气动阀关闭。调整压力调节阀311,从而调节压缩空气的压力。压缩空气从总进气管310、第二气管支路317和右进气管325流入右吸附塔327进行吸附。废气排气管316连接有鼓风机,在鼓风机的作用下,对左吸附塔326进行抽真空,进行真空解析,解析吸附剂上的吸附的氮气,使吸附剂得到再生。
重复步骤2和3,以达到连续产氧的效果。
一种低压吸附制氧装置,还包括排污管路400,所述排污管路400连接第一空气缓冲罐201、气液分离器202、冷冻式干燥机203、第一精密过滤器204、第二精密过滤器205、第三精密过滤器206、第二空气缓冲罐301、氧气缓冲罐303和粉尘精滤器304。
低压吸附制氧装置,可提供产量1-1000Nm3/h,空缩空气压力0.3MPa;氧气出口压力:0.2MPa,纯度为90%-93%的氧气。由于压缩空气压力低,在同等功率下产气量可增加50%,相当于能耗只需常规制氧机的一半,广泛应用于冶金业电弧炉炼钢,铜冶炼,锌冶炼,铝冶炼,废水处理,纸浆漂白,污物生化处理化工业各种氧化反应,以及煤气化其它产业发酵、玻璃炉窑等。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种低压吸附制氧装置,其特征在于,包括依次相连的低压空气压缩机(100)、空气净化系统(200)、低压吸附制氧系统(300);所述空气净化系统(200)由第一空气缓冲罐(201)、气液分离器(202)、冷冻式干燥机(203)、第一精密过滤器(204)、第二精密过滤器(205)、第三精密过滤器(206)组成;所述第一空气缓冲罐(201)输入端与低压空气压缩机(100)相连,输出端与气液分离器(202)相连;所述冷冻式干燥机(203)输入端与气液分离器(202)相连,输出端与第一精密过滤器(204)相连;所述第二精密过滤器(205)输入端与第一精密过滤器(204)相连,输出端与第三精密过滤器(206);所述第三精密过滤器(206)的输出端连接低压吸附制氧系统(300);所述低压吸附制氧系统(300)包括第二空气缓冲罐(301)、变压吸附制氧机(302)、氧气缓冲罐(303)、粉尘精滤器(304);所述第二空气缓冲罐(301)输入端与第三精密过滤器(206)相连,输出端与变压吸附制氧机(302)相连;所述氧气缓冲罐(303)输入端与变压吸附制氧机(302)相连,输出端与粉尘精滤器(304)相连。
2.如权利要求1所述的一种低压吸附制氧装置,其特征在于,所述变压吸附制氧机(302),包括总进气管(310)、压力调节阀(311)、第九气动阀(312)、第一气管支路(313)、第一气动阀(314)、第二气动阀(315)、废气排气管(316)、第二气管支路(317)、第三气动阀(318)、第四气动阀(319)、第三气管支路(320)、第五气动阀(321)、第六气动阀(322)、通气管路(323)、左进气管(324)、右进气管(325)、左吸附塔(326)、右吸附塔(327)、左出气管(328)、左再生气入口(329)、第七气动阀(330)、右出气管(331)、右再生气入口(332)、第八气动阀(333)、总出气管(334);所述总进气管(310)一端连接第二空气缓冲罐(301)的输出端,另一端连接第二气管支路(317);所述总进气管(310)安装有压力调节阀(311)和第九气动阀(312);所述左吸附塔(326)的输入端安装有左进气管(324),输出端安装有左出气管(328);所述右吸附塔(327)的输入端安装有右进气管(325),输出端安装有右出气管(331);所述第一气管支路(313)、第二气管支路(317)、第三气管支路(320)并联设置,且第一气管支路(313)两端、第二气管支路(317)两端、第三气管支路(320)两端均分别连接左出气管(328)和右进气管(325);
所述第一气管支路(313)安装有第一气动阀(314)和第二气动阀(315);所述第一气管支路(313)连接有废气排气管(316);所述废气排气管(316)安装有消声器;所述第一气动阀(314)位于左进气管(324)和废气排气管(316)之间;所述第二气动阀(315)位于废气排气管(316)和右进气管(325)之间;
所述第二气管支路(317)安装有第三气动阀(318)和第四气动阀(319);所述第三气动阀(318)位于左进气管(324)和总进气管(310)之间;所述第四气动阀(319)位于总进气管(310)和右进气管(325)之间;
所述第三气管支路(320)安装有第五气动阀(321)和第六气动阀(322);所述第三气管支路(320)中部连接通气管路(323)的一端,所述通气管路(323)的另一端连接总出气管(334)的输入端;所述总出气管(334)的输出端连接氧气缓冲罐(303);
所述左出气管(328)的输出端连接总出气管(334)的输入端,且左出气管(328)安装有左再生气入口(329)和第七气动阀(330);所述左再生气入口(329)位于第七气动阀(330)和左吸附塔(326)之间;
所述右出气管(331)的输出端连接总出气管(334)的输入端,且右出气管(331)安装有右再生气入口(332)和第八气动阀(333);所述右再生气入口(332)位于第八气动阀(333)和右吸附塔(327)之间。
3.如权利要求2所述的一种低压吸附制氧装置,其特征在于,还包括排污管路(400),所述排污管路(400)连接第一空气缓冲罐(201)、气液分离器(202)、冷冻式干燥机(203)、第一精密过滤器(204)、第二精密过滤器(205)、第三精密过滤器(206)、第二空气缓冲罐(301)、氧气缓冲罐(303)和粉尘精滤器(304)。
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