CN214611527U - 一种可回收不合格氧气的制氧设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可回收不合格氧气的制氧设备,涉及一种制氧系统，包括可进入新鲜空气的进气缓冲罐，进气缓冲罐的出口端依次连接有空气压缩机、过滤冷却模块、空气缓冲罐，且空气缓冲罐的出口端并联有两个吸附塔，两个吸附塔的出口端共同连接有氧气缓冲罐，氧气缓冲罐的出口端并联有产品气管道和不合格气体管道，不合格气体管道的出口端与进气缓冲罐连接。本实用新型不仅解决了变压吸附制氧过程中不合格气体因直接排放而造成浪费的问题，且解决了不合格气体排放时的噪音问题和制备高纯度氧气开机时间过长的问题，本实用新型同样可应用于低海拔和高海拔地区。

Description

一种可回收不合格氧气的制氧设备

技术领域

本实用新型涉及一种制氧系统，具体而言，涉及一种可回收不合格氧气的制氧设备。

背景技术

变压吸附制氧技术通常为通过空气为原料气，加压并净化后进行吸附，吸附空气中的氮气等，产出高品质氧气作为产品气，吸附后的吸附塔通过均压、逆放、吹扫等步骤排出吸附剂吸附的气体，为下一次吸附做准备，但现有变压吸附制氧技术通常有以下缺点：

1、不合格气体直接排放，造成不合格气体的浪费，并且排放时噪音较大；

2、制备高纯度氧气时开机时间过长，并且纯度要求越高，需要的开机时间越长，浪费的不合格气体越多，能耗越高。

其中，现有技术一种回收不合格氧气的制氧系统及方法（公开号为CN109368597A）中公开了通过将回收不产品气管道与压缩空气进气管连接，使回收的不合格气体直接与新鲜气混合进入吸附系统进行再利用，但此种回收系统存在以下缺点：

1、由于吸附系统中吸附剂的装填和吸附所带的阻力，使气体通过吸附系统时存在压力降，导致产气端压力一般低于进气端压力，将低压侧不合格气体通往高压侧压缩空气进气管进行回收，不合格气体回收效果较差；

2、当吸附系统压力大于不合格气体压力时，不合格气体直接放空，导致大量不合格气体的浪费；

3、不合格气体排放的噪音大。

而现有技术一种PSA制氧机不合格氧气自动回吹再生装置（公开号为CN203694873U）中公开了采用回收的不合格气体对解析塔进行吹扫，并通过提高解析塔的解析效果来缩短开机时间，但该再生装置存在以下缺点：

1、该现有技术中并未给出详细回收利用方案和图纸说明；

2、该现有技术中未解释当两个解析塔均未在解析状态时的处置方案，如一个解析塔塔正在向另一解析塔均压时，该现有技术中的不合格气体将无法用于回吹。

综上，现急需一种能解决不合格气体直接排放造成的浪费以及避免开机时间长、排放时产生噪音的可回收不合格氧气的制氧设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可回收不合格氧气的制氧设备，不仅解决了不合格气体因直接排放而造成浪费的问题，且解决了不合格气体排放时的噪音问题和制备高纯度氧气开机时间过长的问题。

为实现本实用新型目的，采用的技术方案为：一种可回收不合格氧气的制氧设备，包括可进入新鲜空气的进气缓冲罐，进气缓冲罐的出口端依次连接有空气压缩机、过滤冷却模块、空气缓冲罐，且空气缓冲罐的出口端并联有两个吸附塔，两个吸附塔的出口端共同连接有氧气缓冲罐，氧气缓冲罐的出口端并联有产品气管道和不合格气体管道，不合格气体管道的出口端与进气缓冲罐连接，本实用新型同样可应用于低海拔和高海拔地区。

进一步的，所述过滤冷却模块包括多个依次连接的过滤器和连接在任意两个一级过滤器之间的冷干机。

进一步的，所述一级过滤器为C级过滤器、T级过滤器、A级过滤器中的其中一种或多种。

进一步的，所述空气缓冲罐的出口端还具有仪表气源管路，且仪表气源管路上连接有开关阀。

进一步的，两个所述吸附塔的废气排放端共同安装有消音器。

进一步的，两个所述吸附塔的吸附压力为0.65-0.8MPa。

进一步的，所述氧气缓冲罐的出口端安装有氧气浓度分析仪，且产品气管道和不合格气体管道上均安装有控制阀门二，且两个吸附塔的进口端和出口端均安装有控制阀门一。

进一步的，还包括PLC控制系统，且PLC控制系统的输入端与氧气浓度分析仪连接，PLC控制系统的输出端与控制阀门一、控制阀门二连接。

进一步的，所述氧气缓冲罐的出口端安装有二级过滤器。

进一步的，所述氧气缓冲罐的出口端产气压力为0.6-0.75MPa。

本实用新型的有益效果是,

1、通过设置进气缓冲罐，与传统方法相比，不再使用空气压缩机直接进气，使不合格气体可直接送入到进气缓冲罐内与新鲜空气混合，并在混合后通过空气压缩机在加压后进入到吸附塔中吸附制氧，使空气压缩机出口的氧气浓度提升1%-5%，而随着进气氧气浓度的提升，使吸附塔内吸附剂的吸附效果增强，从而缩短了开机时间，随着氧气浓度要求越高，开机时间缩短越为明显。

2、由于对不合格气体进行了回收，有效避免了对不合格气体直接排放而造成的浪费问题，且由于不合格气体不需要进行排放，有效解决了排气过程中制造噪音的问题。

附图说明

图1是本实用新型提供的可回收不合格氧气的制氧设备的流程图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1、进气缓冲罐，2、空气压缩机， 3、一级过滤器，4、冷干机，5、空气缓冲罐，6、吸附塔， 7、消音器，8、控制阀门一，9、氧气缓冲罐，10、氧气浓度分析仪，11、PLC控制系统，12、二级过滤器，13、仪表气源管路，14、产品气管道，15、不合格气体管道，16、开关阀，17、控制阀门二。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型提供的一种可回收不合格氧气的制氧设备，包括进气缓冲罐1，进气缓冲罐1上具有用于送入新鲜空气的进气管道或进气口，进气缓冲罐1的出口端依次连接有空气压缩机2、过滤冷却模块、空气缓冲罐5，其中，空气压缩机2的出口端与过滤冷却模块的进口端连接，过滤冷却模块的出口端与空气缓冲罐5的进口端连接，且空气缓冲罐5的出口端并联有两个吸附塔6，两个吸附塔6的出口端共同连接有氧气缓冲罐9，氧气缓冲罐9的出口端并联有产品气管道14和不合格气体管道15，不合格气体管道15的出口端与进气缓冲罐1连接。

在制氧过程中，先将新鲜空气送入到进气缓冲罐1内，并在初次缓冲后送入到压缩机后，空气通过压缩后形成高温高压气体，高温高压气体进入到过滤冷却模块，对高温高压气体进行净化和冷却，在净化、冷却后送入到空气缓冲罐5内，通过空气缓冲罐5对空气进行稳压，稳压后的空气送入到其中一个吸附塔6内进行升压、吸附，并将吸附的产品氧气送入到氧气缓冲罐9内进行缓冲，在缓冲后，将浓度合格的氧气则通过产品气管道14送入到用气系统中，而浓度不合格的氧气则通过不合格气体管道15从新送入到进气缓冲罐1内，与进气缓冲罐1内的新鲜空气混合，使进气缓冲罐1内气体中的氧气浓度提升，使通过空气压缩机2增压后的空气中的氧气浓度能提升了1%-5%，而随着进气氧气浓度的提升，使吸附塔6内吸附剂的吸附效果增强，从而缩短了开机时间，随着氧气浓度要求越高，开机时间缩短越为明显。

在一些实施例中，所述过滤冷却模块包括多个依次连接的一级过滤器3和连接在任意两个一级过滤器3之间的冷干机4，即当一级过滤器3为多个时，冷干机4可安装在前两个一级过滤器3之间，冷干机4也可安装在最后两个一级过滤器3之间，冷干机4还可安装在位于中部的两个一级过滤器3之间，主要使压缩后的高温高压空气先通过一级过滤器3进行初步过滤后进行降温干燥，并在降温干燥后可继续过滤，使空气的过滤更加彻底，使空气在通过空气缓冲罐5进入到吸附塔6内后吸附效果更好。

在一些实施例中，所述一级过滤器3为C级过滤器、T级过滤器、A级过滤器中的其中一种或多种，其中，C级过滤器、T级过滤器、A级过滤器中的每种过滤器均可为一个或多个，且多个一级过滤器3分别为C级过滤器、T级过滤器、A级过滤器时，可根据使用情况具体布置多个一级过滤器3的排布方式，此处，冷干机可直接安装在C级过滤器与T级过滤器之间。

在一些实施例中，所述空气缓冲罐5的出口端还具有仪表气源管路13，且仪表气源管路13上并联有开关阀16，仪表气源管路13主要作为控制阀门一8、控制阀门二17的动力源。

在一些实施例中，两个所述吸附塔6的进口端和出口端均安装有控制阀门一8，使两个吸附塔6的进气和出气可单独控制，使制氧过程中，两个吸附塔6可切换连续制氧，两个吸附塔6也可共同制氧；当两个吸附塔6切换连续制氧时，其中一个吸附塔6进行升压、吸附时，另一吸附塔6可通过均压、排空、吹扫排出吸附剂，为下一次吸附做准备，从而使整个制氧过程中不需要停机，保证制氧的效率。

在一些实施例中，两个所述吸附塔6的废气排放端共同安装有消音器7，当两个吸附塔6相互均压完毕，消音器7可在吸附塔6进行排放废气过程中降低噪音，使整个制氧过程中更加安静，避免对周围环境造成噪音污染。

在一些实施例中，两个所述吸附塔6的吸附压力为0.65-0.8MPa，而吸附塔6内的压力越高，吸附塔6内吸附剂的吸附效果越好，其中，两个所述吸附塔6优选地吸附压力为0.75MPa。

在一些实施例中，所述氧气缓冲罐9的出口端安装有氧气浓度分析仪10，氧气浓度分析仪10能对通过氧气缓冲罐9稳压后的氧气浓度进行检测，并对检测后的浓度进行对比，从而确定氧气是否可用于用气系统，若检测的氧气浓度低于用气系统所需的氧气浓度，则氧气则不合格，此时，不合格的氧气则直接通过不合格气体管道15从新送入到进气缓冲罐1内，与进气缓冲罐1内的新鲜空气混合并从新送入到空气压缩机2内进行从新制氧，使制氧过程中产生的不合格氧气被重复利用，避免产品气的浪费。所述产品气管道14和不合格气体管道15上均安装有控制阀门17，方便对产品气管道14和不合格气体管道15的打开与关闭进行，而在制氧过程中产品气管道14和不合格气体管道15上的控制阀门17只能打开其中一个，不仅避免不合格气体被送入到用气系统中，且防止合格的氧气被重新送入到进气缓冲罐1内。

在一些实施例中，可回收不合格氧气的制氧设备还包括PLC控制系统11，PLC控制系统11为现有技术的直接使用，且PLC控制系统11的输入端与氧气浓度分析仪10连接，PLC控制系统11的输出端分别控制阀门一8和控制阀门二17连接。在制氧过程中，氧气浓度分析仪10对产品氧气的浓度进行检测，并在检测后传输给PLC控制系统11，PLC控制系统11对检测的氧气浓度与预设的氧气浓度进行对比，当对比结果为检测的氧气浓度不小于预设的氧气浓度时，PLC控制系统11向产品气管道14上的控制阀门二17发送驱动信号，控制阀门二17在接收到驱动信号后动作，使产品气管道14上的控制阀门二17打开，产品气管道14打开，制得的产品氧气通过产品气管道14送入到用气系统中；当对比结果为检测的氧气浓度小于预设的氧气浓度时，PLC控制系统11向不合格气体管道15上的控制阀门二17发送驱动信号，控制阀门二17在接收到驱动信号后动作，使不合格气体管道15上的控制阀门二17打开，不合格气体管道15打开，制得的不合格产品氧气通过不合格气体管道15被从新送入到进气缓冲罐1内。

在一些实施例中，所述氧气缓冲罐9的出口端安装有二级过滤器12，使通过氧气缓冲罐9稳压后的氧气能通过二级过滤器12进行再次过滤，使制得的氧气满足用气系统的使用需求。

在一些实施例中，所述氧气缓冲罐9的出口端产气压力为0.6-0.75MPa，优选的，所述氧气缓冲罐9的出口端产气压力为0.7MPa。

本实用新型中不合格氧气的纯度为氧气纯度低于93%，而不合格氧气具体的纯度要求可根据用户需求进行确定；同时，本实用新型适用于工业PSA制氧、医用PSA制氧、高原PSA制氧，主要是用于制取纯度为93-96%的富氧。

在制氧过程中，先将新鲜空气送入到进气缓冲罐1内，并在初次缓冲后送入到压缩机后，空气通过压缩后形成高温高压气体，高温高压气体依次通过C级过滤器、冷干机4、T级过滤器、A级过滤器、活性炭过滤器，使高温高压气体进行净化和冷却，并在净化和冷却过程中除去了空气中的水、油和其他杂质，而净化冷却后的空气进入到空气缓冲罐5中进行稳压，通过PLC控制系统11向其中一个吸附塔6进口端、出口端以及氧气缓冲罐9进口端的控制阀门一8发送驱动信号，控制阀门17在接收到驱动信号后动作，使低温高压空气在通过空气缓冲罐5稳压后进入到其中一个吸附塔6内进行升压、吸附，并将吸附的产品氧气送入到氧气缓冲罐9内进行缓冲，在缓冲后排出，在排出过程中氧气浓度分析仪10对产品氧气的浓度进行检测，并在检测后传输给PLC控制系统11，PLC控制系统11对检测的氧气浓度与预设的氧气浓度进行对比，当对比结果为检测的氧气浓度不小于预设的氧气浓度时，PLC控制系统11向产品气管道14上的控制阀门二17发送驱动信号，控制阀门二17在接收到驱动信号后动作，使产品气管道14上的控制阀门二17打开，产品气管道14打开，制得的产品氧气通过产品气管道14送入到用气系统中；当对比结果为检测的氧气浓度小于预设的氧气浓度时，PLC控制系统11向不合格气体管道15上的控制阀门17发送驱动信号，控制阀门17在接收到驱动信号后动作，使不合格气体管道15上的控制阀门二17打开，不合格气体管道15打开，制得的不合格产品氧气通过不合格气体管道15被重新送入到进气缓冲罐1进行二次制氧。

当其中一个吸附塔6在均压后需要解析时，通过PLC控制系统11向该吸附塔6废气排放端上的控制阀门一8发送驱动信号，控制阀门一8在接收到驱动信号后动作，使需要解析的吸附塔6通过逆放、吹扫等步骤排出吸附剂吸附的气体，为下一次吸附做准备。

当本实用新型在高海拔地区利用PSA制氧机制取高纯度氧气时，由于大气压力较低，制取到合格高纯度氧气的时间变慢，而使用本实用新型，缩短开机时间的效果将尤为明显，回收的不合格气体不仅能增加空气压缩机出口氧气浓度，并且因为不合格气体本身为高压气体，可以弥补大气压力较低的问题，提升进气压力，降低空气压缩机能耗。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，包括可进入新鲜空气的进气缓冲罐(1)，进气缓冲罐(1)的出口端依次连接有空气压缩机(2)、过滤冷却模块、空气缓冲罐(5)，且空气缓冲罐(5)的出口端并联有两个吸附塔(6)，两个吸附塔(6)的出口端共同连接有氧气缓冲罐(9)，氧气缓冲罐(9)的出口端并联有产品气管道(14)和不合格气体管道(15)，不合格气体管道(15)的出口端与进气缓冲罐(1)连接。

2.根据权利要求1所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，所述过滤冷却模块包括多个依次连接的过滤器和连接在任意两个一级过滤器(3)之间的冷干机(4)。

3.根据权利要求2所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，所述一级过滤器(3)为C级过滤器、T级过滤器、A级过滤器中的其中一种或多种。

4.根据权利要求1所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，所述空气缓冲罐(5)的出口端还具有仪表气源管路(13)，且仪表气源管路(13)上连接有开关阀(16)。

5.根据权利要求1所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，两个所述吸附塔(6)的废气排放端共同安装有消音器(7)。

6.根据权利要求1所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，两个所述吸附塔(6)的吸附压力为0.65-0.8MPa。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，所述氧气缓冲罐(9)的出口端安装有氧气浓度分析仪(10)，且产品气管道(14)和不合格气体管道(15)上均安装有控制阀门二(17)，且两个吸附塔（6）的进口端和出口端均安装有控制阀门一（8）。

8.根据权利要求7所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，还包括PLC控制系统(11)，且PLC控制系统(11)的输入端与氧气浓度分析仪(10)连接，PLC控制系统(11)的输出端与控制阀门一（8）、控制阀门二(17)连接。

9.根据权利要求1所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，所述氧气缓冲罐(9)的出口端安装有二级过滤器(12)。

10.根据权利要求1所述的可回收不合格氧气的制氧设备，其特征在于，所述氧气缓冲罐(9)的出口端产气压力为0.6-0.75MPa。

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