一種真空變壓吸附制富氧流程的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種空氣分離技術，特別涉及一種真空變壓吸附(VPSA)空氣分離制富氧技術。外界空氣從進氣口經(jīng)過鼓風機、換熱器，然后進入兩個交替工作的吸附塔，其基本步驟是吸附、放壓、真空解吸、均壓、充壓，所述進氣口設于兩個吸附塔上方，為上進氣、下出氣，所述吸附塔為多級氣流分布器吸附塔，上級氣流分布器填裝氧氮分離分子篩，下級氣流分布器填裝活性氧化鋁。致使塔內(nèi)分子篩不容易篩化，不發(fā)生噴篩。再者，在一個吸附塔內(nèi)設置多級氣流分布器，能促使氣流分布均勻，提高吸附性能，逐步吸收空氣中水、二氧化碳、氮氣和碳氫化合物，氧氣純度更高。
【專利說明】一種真空變壓吸附制富氧流程
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣分離【技術領域】，特別涉及一種真空變壓吸附(VPSA)空氣分離制
富氧技術。
【背景技術】
[0002]VPSA制氧工藝的操作包含兩個基本步驟:進氣吸附和抽空解吸，無論采用幾塔流程，每個吸附塔都必須周期性地重復這兩個步驟。最初的變壓吸附裝置規(guī)模小，一般采用兩塔流程，后來為了擴大規(guī)模和節(jié)約能耗，又開發(fā)出多塔流程。隨著新型吸附劑的開發(fā)和設備制造工藝的進步，又逐步向兩塔流程回歸。這是因為采用兩塔流程時，當一個塔進行吸附時，另外一個塔可以進行抽空解吸，兩個塔互相匹配，可以在最短的時間內(nèi)完成必須的操作，使吸附劑的利用效率最高，而且兩塔流程可以實現(xiàn)吸附塔之間的均壓，氧氣的收率和能耗也可達到比較好的水平；此外，兩塔流程由于工藝簡單，設備數(shù)量少、投資較低。盡管兩塔流程在能耗水平上不如多塔流程，但綜合考慮投資和運行費用，兩塔流程的長期運行成本最低。
[0003]目前，市面上的VPSA制氧工藝存在兩大難點，1.解決大直徑吸附塔的制造問題并保證吸附塔內(nèi)氣流分布的均勻性；2.分子篩粉化，粉末進入真空泵、氧壓機影響制氧裝置工作，甚至噴篩。
[0004]CN102049170B文件公開了一種VPSA空氣分離制富氧流程，主要由兩組或兩組以上的吸附塔組，以及真空泵、閥門和管道組成，其中每組吸附塔組由上、下兩個吸附塔通過管道和閥門連接而成，吸附塔組的下塔裝填活性氧化鋁、13X分子篩，吸附塔組的上塔裝填氧氮分離的分子篩類吸附劑。吸附塔組上塔底部以管道和閥門連接真空泵，下塔底部通過管道與閥門連接另一真空泵。CN101700876B文件公開了一種變壓吸附制氮方法，進行兩次均壓的變壓吸附制氮方法。上述兩個文件主要提供一種技術方案概括，并未在此前兩大難點上有所突破，依然存在塔內(nèi)氣流分布不均勻、分子篩粉化等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決上述VPSA制氧工藝存在兩大難點，1.解決大直徑吸附塔的制造問題并保證吸附塔內(nèi)氣流分布的均勻性；2.分子篩粉化，粉末進入真空泵、氧壓機影響制氧裝置工作，甚至噴篩。提供一種保證吸附塔內(nèi)氣流分布均勻的，防止分子篩粉化的真空變壓吸附制富氧方法。
[0006]本發(fā)明的技術問題主要通過下述技術方案得以解決:
[0007]—種真空變壓吸附制富氧流程，外界空氣從進氣口經(jīng)過鼓風機、換熱器，然后進入兩個交替工作的吸附塔，吸附塔通過吸附劑吸收空氣中的水、二氧化碳、氮氣和碳氫化合物，成品氧氣進入緩沖罐，其基本步驟是吸附、放壓、真空解吸、均壓、充壓，其特征在于:所述進氣口設于兩個吸附塔上方，為上進氣、下出氣，所述吸附塔為多級氣流分布器吸附塔，上級氣流分布器填裝氧氮分離分子篩，下級氣流分布器填裝活性氧化鋁。傳統(tǒng)的制富氧流程采用下進氣、上出氣，特別容易將上塔內(nèi)的分子篩粉化，粉末進入真空泵、氧壓機，甚至導致噴篩。
[0008]具體的，制取富氧時，采用循環(huán)步驟，吸附塔A上端進氣通過所述鼓風機增壓開始吸附，吸附塔B通過真空泵抽氣開始解吸；吸附塔A產(chǎn)氣流入緩沖罐，吸附塔B繼續(xù)抽氣解吸；打開均壓閥，兩個吸附塔均壓，通過吸附塔A向吸附塔B輸氣平衡；吸附塔B通過所述鼓風機增壓開始吸附，吸附塔A通過真空泵抽氣開始解吸，吸附塔B產(chǎn)氣流入緩沖罐，吸附塔A繼續(xù)抽氣解吸；打開均壓閥，兩個吸附塔均壓，通過吸附塔B向吸附塔A輸氣平衡。優(yōu)選的，成品氧氣通過氧壓機再進入緩沖罐。
[0009]進一步，所述吸附塔A與吸附塔B之間設有球閥和調(diào)節(jié)閥，所述真空泵后設有消聲器，消聲器設有取樣口。取樣口隨時提供尾氣監(jiān)測，為整個工藝提供純度樣本，有問題時，可通過所述球閥和調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)設備回吹量，保證整個工藝的高質(zhì)量運行。
[0010]進一步，所述緩沖罐設有壓力顯示裝置，及控制壓力的安全閥，用于隨時調(diào)節(jié)壓力，提高整個工藝的質(zhì)量和效率。
[0011 ] 進一步，所述緩沖罐設有排污口，排污口設有排污閥。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:傳統(tǒng)的制富氧流程采用下進氣、上出氣，特別容易將上塔內(nèi)的分子篩粉化，粉末進入真空泵、氧壓機，導致氧壓機活塞環(huán)磨損，氣閥關閉不嚴，甚至噴篩。本工藝采用進氣口設于兩個吸附塔上方，為上進氣、下出氣，吸附塔為多級氣流分布器吸附塔，上級氣流分布器填裝氧氮分離分子篩，下級氣流分布器填裝活性氧化鋁。致使塔內(nèi)分子篩不容易篩化，不發(fā)生噴篩。再者，在一個吸附塔內(nèi)設置多級氣流分布器，能促使氣流分布均勻，提高吸附性能，逐步吸收空氣中水、二氧化碳、氮氣和碳氫化合物，氧氣純度更高。另外，本工藝消聲器設有取樣裝置，為尾氣隨便提供純度樣本，保證本工藝的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的流程示意圖
[0014]圖2是本發(fā)明中吸附塔的結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖中:1.進氣口，2.鼓風機，3.換熱器，4.緩沖罐，5.Vl氣閥，6.V2氣閥，7.V3氣閥，8.V4氣閥，9.V5氣閥，10.V6氣閥，11.V7均壓閥，12.吸附塔A，13.吸附塔B，14.真空泵，15.消聲器，16.球閥，17.調(diào)節(jié)閥，18.排污閥，19.排污口，20.壓力顯示裝置，21.安全閥，22.氧壓機。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。
[0017]實施例:如圖1，一種真空變壓吸附制富氧流程，外界空氣從進氣口 I經(jīng)過鼓風機
2、換熱器3，然后進入兩個交替工作的吸附塔，吸附塔通過吸附劑吸收空氣中的水、二氧化碳、氮氣和碳氫化合物，成品氧氣進入緩沖罐4，其基本步驟是吸附、放壓、真空解吸、均壓、充壓。
[0018]具體的，制取富氧時，采用循環(huán)步驟，打開V3氣閥7，外界空氣從進氣口 I經(jīng)過鼓風機2、換熱器3，然后從吸附塔A12上端進氣通過所述鼓風機2增壓通過分子篩、活性氧化鋁開始吸附，同時打開V2氣閥6，真空泵14開始工作，吸附塔B13通過真空泵14抽氣開始解吸；打開V5氣閥9，吸附塔A12產(chǎn)氣通過氧壓機22，流入緩沖罐4，同時吸附塔B13繼續(xù)抽氣解吸；打開V7均壓閥11，兩個吸附塔開始均壓，通過吸附塔A12向吸附塔B13輸氣平衡；關閉V3氣閥7，關閉V7均壓閥11，打開V4氣閥8，外界空氣從進氣口 I經(jīng)過鼓風機2、換熱器3，然后從吸附塔B13通過所述鼓風機2增壓通過分子篩、活性氧化鋁開始吸附，關閉V2氣閥6，打開Vl氣閥5，真空泵14開始工作，吸附塔A12通過真空泵14抽氣開始解吸，關閉V5氣閥9，打開V6氣閥10，吸附塔B13產(chǎn)氣通過氧壓機22，流入緩沖罐4，同時吸附塔A12繼續(xù)抽氣解吸；打開V7均壓閥11，兩個吸附塔開如均壓，通過吸附塔B13向吸附塔A12輸氣平衡。
[0019]所述吸附塔A12與吸附塔B13之間設有球閥16和調(diào)節(jié)閥17，所述真空泵14后設有消聲器15，消聲器15設有取樣口。取樣口隨時提供尾氣監(jiān)測，為整個工藝提供純度樣本，有問題時，可通過所述球閥16和調(diào)節(jié)閥17調(diào)節(jié)設備回吹量，保證整個工藝的高質(zhì)量運行。
[0020]所述緩沖罐4設有壓力顯示裝置20，及控制壓力的安全閥21，用于隨時調(diào)節(jié)壓力，提高整個工藝的質(zhì)量和效率。
[0021]所述緩沖罐4設有排污口 19，排污口 19設有排污閥18。
[0022]如圖2，吸附塔所述塔筒設有兩組分布器，兩組分布器可充分提純氣體。第一級分布器設有裝篩口、放篩口，為更換吸附劑提供方便。所述第一級分布器設有第一級氣流分布層，所述第二級分布器設有第二級氣流分布層。兩級分布設置，氣體分布更加均勻，吸附性能更加強大。
[0023]本發(fā)明的工作原理是:
[0024]采控系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)氣閥切換全自動控制，整個采用循環(huán)步驟，吸附塔A上端進氣通過所述鼓風機增壓開始吸附，吸附塔B通過真空泵抽氣開始解吸；吸附塔A產(chǎn)氣流入緩沖罐，吸附塔B繼續(xù)抽氣解吸；打開均壓閥，兩個吸附塔均壓，通過吸附塔A向吸附塔B輸氣平衡；吸附塔B通過所述鼓風機增壓開始吸附，吸附塔A通過真空泵抽氣開始解吸，吸附塔B產(chǎn)氣流入緩沖罐，吸附塔A繼續(xù)抽氣解吸；打開均壓閥，兩個吸附塔均壓，通過吸附塔B向吸附塔A輸氣平衡。
[0025]本實施例只是本發(fā)明示例的實施方式，對于本領域內(nèi)的技術人員而言，在本發(fā)明公開了應用方法和原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發(fā)明上述【具體實施方式】所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的方式只是優(yōu)選方案，而并不具有限制性的意義，凡是依本發(fā)明所作的等效變化與修改，都在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種真空變壓吸附制富氧流程，外界空氣從進氣口經(jīng)過鼓風機、換熱器，然后進入兩個交替工作的吸附塔，吸附塔通過吸附劑吸收空氣中的水、二氧化碳、氮氣和碳氫化合物，成品氧氣進入緩沖罐，其基本步驟是吸附、放壓、真空解吸、均壓、充壓，其特征在于:所述進氣口設于兩個吸附塔上方，為上進氣、下出氣，所述吸附塔為多級氣流分布器吸附塔，上級氣流分布器填裝氧氮分離分子篩，下級氣流分布器填裝活性氧化鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空變壓吸附制富氧流程，其特征在于:制取富氧時，采用循環(huán)步驟，吸附塔A上端進氣通過所述鼓風機增壓開始吸附，吸附塔B通過真空泵抽氣開始解吸；吸附塔A產(chǎn)氣流入緩沖罐，吸附塔B繼續(xù)抽氣解吸；打開均壓閥，兩個吸附塔均壓，通過吸附塔A向吸附塔B輸氣平衡；吸附塔B通過所述鼓風機增壓開始吸附，吸附塔A通過真空泵抽氣開始解吸，吸附塔B產(chǎn)氣流入緩沖罐，吸附塔A繼續(xù)抽氣解吸；打開均壓閥，兩個吸附塔均壓，通過吸附塔B向吸附塔A輸氣平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種真空變壓吸附制富氧流程，其特征在于:所述吸附塔A與吸附塔B之間設有球閥和調(diào)節(jié)閥，所述真空泵后設有消聲器，消聲器設有取樣口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種真空變壓吸附制富氧流程，其特征在于:所述緩沖罐設有壓力顯示裝置，及控制壓力的安全閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種真空變壓吸附制富氧流程，其特征在于:所述緩沖罐設有排污口。
【文檔編號】C01B13/02GK103908869SQ201410168051
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】魏贛華 申請人:贛州川匯氣體設備制造有限公司