專利名稱：一種制氧設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣體分離設(shè)備領(lǐng)域，更具體說，是涉及關(guān)于分子篩吸 附的氣體分離設(shè)備。
背景技術(shù)：
變壓吸附制氧是采用物理吸附的方法，使用的吸附劑是沸石分子篩
(zeolite molecular sieve)?？諝庵械闹饕煞质堑獨狻⒀鯕饧捌渌?有氣體，它們的分子極性各不相同，其中氮氣的極性較氧氣的極性要大。 沸石分子篩是一種極性吸附劑，在等溫條件下，當(dāng)吸附壓力增加時，它對 氮氣的平衡吸附量要比氧氣增加很多；當(dāng)吸附壓力減少時，它對氮氣的平 衡吸附量比氧氣減少很多。利用沸石分子篩的這一特性，可采用加壓吸附， 減壓解吸循環(huán)操作的方法制取氧氣。
目前大部分PSA制氧設(shè)備都采用兩塔吸附的方式對氧氣進(jìn)行分離，均 采用"增壓吸附—降壓解吸一反吹清洗"的工藝流程，潔凈而千燥的壓縮 空氣經(jīng)由電磁閥的啟閉輪流進(jìn)入吸附塔內(nèi)，當(dāng)壓縮空氣流入一個吸附塔進(jìn) 行氮氣吸附、輸出氧氣時，另一個吸附塔則通過降低壓力而使沸石分子篩 將吸附的氮氣釋放，排放到大氣中，當(dāng)塔內(nèi)的壓力降至大氣壓時，掃氣回 路的電磁閥開啟將一部分氧氣引入進(jìn)行么反吹洗，促進(jìn)分子篩的解吸再 生。當(dāng)吸附床中的分子篩達(dá)到最大吸附量之前，通過電磁閥動作將空氣切 換到另一吸附床中進(jìn)行分離，兩個吸附塔交替工作，就完成了生產(chǎn)的連續(xù) 進(jìn)行。這樣的制氧流程，其制氧時進(jìn)氣和排氣都是非連續(xù)的，在反吹清洗 階段，由于需要較大氣量使反吹時間過長，不能迅速提高吸附塔中的壓力，而導(dǎo)致制備好的氧氣沒被充分利用，并且還需要為系統(tǒng)配置較大體積的空 氣和氧氣儲罐，該方法的缺點就是操作周期時間長，分離效率低，產(chǎn)品能 耗大。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是在于提供一種制氧設(shè)備，它能克服上述缺陷，極 大提高其制氧分離效率。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 一種制氧設(shè)備，其包含兩個裝填有 沸石分子篩的吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A的進(jìn)氣管路設(shè)置有單 向電磁閥V4、氮氣排放管路設(shè)置有單向電磁閥V7、氧氣輸出管路設(shè)置有 止逆閥CV1，所述吸附塔B的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V5、氮氣排放 管路設(shè)置有單向電磁閥V8、氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV2，各所述氮 氣排放管與進(jìn)氣管均連在吸附塔的進(jìn)氣端，各所述氧氣輸出管連在吸附塔 的出氣端，所述制氧設(shè)備還包含有第三個裝填有沸石分子篩的吸附塔C， 所述吸附塔C的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V6、氮氣排放管路設(shè)置有單 向電磁閥V9、氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV3;吸附塔A出氣端和吸附 塔B出氣端之間的掃氣增壓管路設(shè)置有雙向電磁閥VI，吸附塔B出氣端 和吸附塔C出氣端之間的掃氣增壓管路設(shè)置有雙向電磁閥V2，吸附塔C 出氣端和吸附塔A出氣端之間的掃氣增壓管路設(shè)置有雙向電磁閥V3;吸 附塔A、 B、 C的進(jìn)氣管路均接入總進(jìn)氣管路l，吸附塔A、 B、 C的氮氣 排放管路均接入總氮氣排放管路2;吸附塔A、 B、 C的氧氣輸出管路均 接入總氧氣輸出管路3。
所述制氧設(shè)備還有設(shè)置用導(dǎo)線與上述電磁閥VI至V9電連接的程序 控制器。本實用新型的有益效果是，由于使用了三個分子篩吸附塔，實現(xiàn)制氧 流程進(jìn)氣和排氣都是連續(xù)的，因而還可以去除氣體儲罐，能使進(jìn)氣和排氣 過程的循環(huán)時間周期縮短，提高了吸附劑的利用率，從而提高產(chǎn)氧效率， 降低了產(chǎn)品的能耗，大大降低制氧系統(tǒng)的占地面積與成本。

圖1為所述制氧設(shè)備的制氧流程圖； 圖2為所述制氧方法的工作時序圖。
具體實施方式

下面以實施例結(jié)合附圖作分析說明-
如圖1所示，本實用新型包含三個裝填有沸石分子篩的吸附塔A、吸 附塔B和吸附塔C，在管路上設(shè)置有雙向電磁閥VI、 V2、 V3和單向電 磁閥V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9及止逆閥CV1、 CV2、 CV3。
吸附塔A的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V4，吸附塔B的進(jìn)氣管路設(shè) 置有單向電磁閥V5，吸附塔C的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V6;吸附 塔A、 B、 C的進(jìn)氣管路均接入總進(jìn)氣管路l。
吸附塔A的氮氣排放管路設(shè)置有單向電磁閥V7，吸附塔B的氮氣排 放管路設(shè)置有單向電磁閥V8，吸附塔C的氮氣排放管路設(shè)置有單向電磁 閥V9，吸附塔A、 B、 C的氮氣排放管路均接入總氮氣排放管路2。
吸附塔A的氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV1 ，吸附塔B的氧氣輸出 管路設(shè)置有止逆閥CV2，吸附塔C的氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV3， 吸附塔A、 B、 C的氧氣輸出管路均接入總氧氣輸出管路3。
各所述氮氣排放管與進(jìn)氣管均連在吸附塔的進(jìn)氣端，各所述氧氣輸出管連在吸附塔的出氣端。
吸附塔A出氣端和吸附塔B出氣端之間設(shè)置有掃氣增壓管路4，掃 氣增壓管路4上設(shè)置有雙向電磁閥VI，當(dāng)電磁閥V1導(dǎo)通時，吸附塔A 和吸附塔B相連通；吸附塔B出氣端和吸附塔C出氣端之間設(shè)置有掃氣 增壓管路5，掃氣增壓管路5上設(shè)置有雙向電磁閥V2，當(dāng)電磁閥V2導(dǎo)通 時，吸附塔B和吸附塔C相連通；吸附塔C出氣端和吸附塔A出氣端之 間設(shè)置有掃氣增壓管路6，掃氣增壓管路6上設(shè)置有雙向電磁閥V3，當(dāng) 電磁閥V3導(dǎo)通時，吸附塔C和吸附塔A相連通。
電磁閥VI至V9通過導(dǎo)線與程序控制器電連接。
下面以使用16升的吸附塔、產(chǎn)氧量為5m7hr的制氧設(shè)備舉例說明其 制氧工藝流程。
如圖2所示，橫坐標(biāo)上tl至tl2代表l個周期中各階段時間，縱坐 標(biāo)上VI至V9代表電磁閥的啟閉狀態(tài)。
使用上述實施例制氧設(shè)備的工藝流程如下干燥壓縮空氣從總進(jìn)氣管 路1進(jìn)入，由程序控制器控制電磁閥V1至V9的定時啟閉，連續(xù)和周期 性地按以下步驟進(jìn)行制氧
1.流程tl階段電磁閥V1、 V4、 V9開啟，A塔進(jìn)氣，B塔向A塔加壓直 至壓力平衡，C塔排氮。此時，電磁閥V4開啟，吸附塔A的進(jìn)氣管路 導(dǎo)通，壓縮空氣進(jìn)入吸附塔A制氧；同時，電磁閥V1開啟，吸附塔A 與吸附塔B的掃氣增壓管路導(dǎo)通，B塔內(nèi)較高的氣壓流向A塔進(jìn)行加 壓直到平衡，快速為A塔建立吸附壓力，A塔經(jīng)止逆閥CV1輸出氧氣； 同時，電磁閥V9開啟，吸附塔C的氮氣排放管路導(dǎo)通，C塔排出氮氣。
本階段的持續(xù)時間tl為2. 5秒。
2. 流程t2階段電磁閥V2、 V4、 V9開啟，A塔繼續(xù)進(jìn)氣，B塔向C塔反 沖，C塔排氮。此時，電磁閥V4開啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔A制 氧，經(jīng)止逆閥CV1輸出氧氣；同時，電磁閥V9開啟，C塔繼續(xù)排出氮 氣至壓力接近大氣壓；同時，電磁閥V2開啟，吸附塔B與吸附塔C 的掃氣增壓管路導(dǎo)通，B塔內(nèi)較高的氣壓向C塔進(jìn)行反沖，將C塔內(nèi) 部的氮氣全部掃出。
本階段的持續(xù)時間t2為6. 7秒。
3. 流程t3階段電磁閥V2、 V4開啟，A塔繼續(xù)進(jìn)氣，B塔向C塔加壓直 至壓力平衡。此時，電磁閥V4繼續(xù)開啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔A 制氧，經(jīng)止逆閥CV1輸出氧氣；電磁閥V9關(guān)閉，C塔氮氣已排盡并停 止向外排氣；同時，電磁閥V2繼續(xù)開啟，B塔氣體繼續(xù)向C塔快速增 壓，直至該兩塔的壓力平衡。 本階段的持續(xù)時間t3為5秒。
4. 流程t4階段電磁閥V3、 V4、 V8開啟，A塔繼續(xù)進(jìn)氣，A塔向C塔 加壓，為C塔建立吸附壓力，B塔排氮。此時，電磁閥V4繼續(xù)開啟， 壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔A制氧，經(jīng)止逆閥CV1輸出氧氣，使A塔達(dá) 到工作壓力的最高值；同時，電磁閥V8開啟，吸附塔B的氮氣排放管 路導(dǎo)通，B塔排出氮氣；同時，電磁閥V3開啟，吸附塔A與吸附塔C 的掃氣增壓管路導(dǎo)通，A塔內(nèi)較高的氣壓向C塔進(jìn)行加壓，快速為C 塔建立吸附壓力做準(zhǔn)備。本階段的持續(xù)時間t4為3. 3秒。
5. 流程t5階段電磁閥V3、 V6、 V8開啟，C塔進(jìn)氣，A塔向C塔加壓直 至壓力平衡，B塔排氮。此時，電磁閥V6開啟，吸附塔C的進(jìn)氣管路 導(dǎo)通，壓縮空氣進(jìn)入吸附塔C制氧；同時，電磁閥V3開啟，吸附塔C 與吸附塔A的掃氣增壓管路導(dǎo)通，A塔內(nèi)較高的氣壓繼續(xù)向C塔進(jìn)行 加壓直到平衡，快速為C塔建立吸附壓力，C塔經(jīng)止逆閥CV3輸出氧 氣；同時，電磁閥V8開啟，吸附塔B的氮氣排放管路導(dǎo)通，B塔排 出氮氣。
本階段的持續(xù)時間t5為2. 5秒。
6. 流程t6階段電磁閥V1、 V6、 V8開啟，C塔繼續(xù)進(jìn)氣，A塔向B塔反 沖，B塔排氮。此時，電磁閥V6開啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔C制 氧，經(jīng)止逆閥CV3輸出氧氣；同時，電磁閥V8開啟，B塔繼續(xù)排出氮 氣至壓力接近大氣壓；同時，電磁閥V1開啟，吸附塔A與吸附塔B 的掃氣增壓管路導(dǎo)通，A塔內(nèi)較高的氣壓向B塔進(jìn)行反沖，將B塔內(nèi) 部的氮氣全部掃出。
本階段的持續(xù)時間t6為6. 7秒。
7. 流程t7階段電磁閥V1、 V6開啟，C塔繼續(xù)進(jìn)氣，A塔向B塔加壓直 至壓力平衡。此時，電磁閥V6繼續(xù)開啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔C 制氧，經(jīng)止逆閥CV3輸出氧氣；電磁閥V8關(guān)閉，B塔氮氣已排盡并停 止向外排氣；同時，電磁閥V1繼續(xù)開啟，A塔氣體繼續(xù)向B塔快速增 壓，直至該兩塔的壓力平衡。
本階段的持續(xù)時間t7為5秒。8. 流程t8階段電磁閥V2、 V6、 V7開啟，C塔繼續(xù)進(jìn)氣，C塔向B塔 加壓，為了B塔建立吸附壓力，A塔排氮。此時，電磁閥V6繼續(xù)開啟， 壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔C制氧，經(jīng)止逆閥CV3輸出氧氣，使C塔達(dá) 到工作壓力的最高值；同時，電磁閥V7開啟，吸附塔A的氮氣排放 管路導(dǎo)通，A塔排出氮氣；同時，電磁閥V2開啟，吸附塔B與吸附塔 C的掃氣增壓管路導(dǎo)通，C塔內(nèi)較高的氣壓向B塔進(jìn)行加壓，快速為B 塔建立吸附壓力做準(zhǔn)備。 本階段的持續(xù)時間t8為3.3秒。
9. 流程t9階段電磁閥V2、 V5、 V7開啟，B塔進(jìn)氣，C塔向B塔加壓直 至壓力平衡，A塔排氮。此時，電磁閥V5開啟，吸附塔B的進(jìn)氣管路 導(dǎo)通，壓縮空氣進(jìn)入吸附塔B制氧；同時，電磁閥V2開啟，吸附塔B 與吸附塔C的掃氣增壓管路導(dǎo)通，C塔內(nèi)較高的氣壓繼續(xù)向B塔進(jìn)行 加壓直到平衡，快速為B塔建立吸附壓力，B塔經(jīng)止逆閥CV2輸出氧 氣；同時，電磁閥V7開啟，吸附塔A的氮氣排放管路導(dǎo)通，A塔排 出氮氣。
本階段的持續(xù)時間1:9為2. 5秒。
10. 流程t10階段電磁閥V3、 V5、 V7開啟，B塔繼續(xù)進(jìn)氣，C塔向A 塔反沖，A塔排氮。此時，電磁閥V5開啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔 B制氧，經(jīng)止逆閥CV2輸出氧氣；同時，電磁閥V7開啟，A塔繼續(xù)排 出氮氣至壓力接近大氣壓；同時，電磁閥V3開啟，吸附塔C與吸附塔 A的掃氣增壓管路導(dǎo)通，C塔內(nèi)較高的氣壓向A塔進(jìn)行反沖，將A塔 內(nèi)部的氮氣全部掃出。本階段的持續(xù)時間t10為6. 7秒。
11. 流程tll階段電磁閥V3、 V5開啟，B塔繼續(xù)進(jìn)氣，C塔向A塔加壓 直至壓力平衡。此時，電磁閥V5繼續(xù)開啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔 B制氧，經(jīng)止逆閥CV2輸出氧氣；電磁閥V7關(guān)閉，A塔氮氣已排盡并 停止向外排氣；同時，電磁閥V3繼續(xù)開啟，C塔氣體繼續(xù)向A塔快速 增壓，直至該兩塔的壓力平衡。 本階段的持續(xù)時間tll為5秒。
12. 流程tl2階段電磁閥V1、 V5、 V9開啟，B塔繼續(xù)進(jìn)氣，B塔向A 塔加壓，為A塔建立吸附壓力，C塔排氮。此時，電磁閥V5繼續(xù)開 啟，壓縮空氣繼續(xù)進(jìn)入吸附塔B制氧，經(jīng)止逆閥CV2輸出氧氣，使 B塔達(dá)到工作壓力的最高值；同時，電磁閥V9開啟，吸附塔C的氮 氣排放管路導(dǎo)通，C塔排出氮氣；同時，電磁閥V1開啟，吸附塔B 與吸附塔A的掃氣增壓管路導(dǎo)通，B塔內(nèi)較高的氣壓向A塔進(jìn)行加壓， 快速為A塔建立吸附壓力做準(zhǔn)備。
本階段的持續(xù)時間t12為3. 3秒。
上述12個流程階段為1個周期，其總持續(xù)時間T為52. 5秒。 一個周期的總持續(xù)時間T及各分段持續(xù)時間tl至t12，可根據(jù)使用
不同容積的吸附塔制氧設(shè)備和產(chǎn)氧量的大小，對程序控制器進(jìn)行不同的時
間設(shè)定。
所述的制氧設(shè)備及工藝流程，實現(xiàn)了吸附塔進(jìn)氣和排氣都是連續(xù)的， 管路的電磁閥在程序控制器的控制下定時啟閉，使運作周期交替進(jìn)行，各 吸附塔輪流工作將氮、氧分離制取氧氣。
權(quán)利要求1、一種制氧設(shè)備，其包含兩個裝填有沸石分子篩的吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V4、氮氣排放管路設(shè)置有單向電磁閥V7、氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV1，所述吸附塔B的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V5、氮氣排放管路設(shè)置有單向電磁閥V8、氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV2，各所述氮氣排放管與進(jìn)氣管均連在吸附塔的進(jìn)氣端，各所述氧氣輸出管連在吸附塔的出氣端，其特征在于，還包含有第三個裝填有沸石分子篩的吸附塔C，所述吸附塔C的進(jìn)氣管路設(shè)置有單向電磁閥V6、氮氣排放管路設(shè)置有單向電磁閥V9、氧氣輸出管路設(shè)置有止逆閥CV3；吸附塔A出氣端和吸附塔B出氣端之間的掃氣增壓管路設(shè)置有雙向電磁閥V1，吸附塔B出氣端和吸附塔C出氣端之間的掃氣增壓管路設(shè)置有雙向電磁閥V2，吸附塔C出氣端和吸附塔A出氣端之間的掃氣增壓管路設(shè)置有雙向電磁閥V3；吸附塔A、B、C的進(jìn)氣管路均接入總進(jìn)氣管路(1)，吸附塔A、B、C的氮氣排放管路均接入總氮氣排放管路(2)；吸附塔A、B、C的氧氣輸出管路均接入總氧氣輸出管路(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氧設(shè)備，其特征在于，設(shè)置用導(dǎo)線與所 述電磁閥VI至V9電連接的程序控制器。
專利摘要本實用新型公開了一種制氧設(shè)備，它是包含三個裝填有沸石分子篩的吸附塔A、吸附塔B和吸附塔C，在管路上設(shè)置有雙向電磁閥V1、V2、V3和單向電磁閥V4、V5、V6、V7、V8、V9及止逆閥CV1、CV2、CV3；所述制氧設(shè)備的制氧工藝流程由程序控制器控制電磁閥V1至V9的定時啟閉，連續(xù)和周期性地包括12個階段步驟進(jìn)行制氧。由于使用了三個分子篩吸附塔，能使進(jìn)氣和排氣過程的循環(huán)時間周期縮短，提高了吸附劑的利用率，從而提高產(chǎn)氧效率，降低了產(chǎn)品的能耗，大大減少了制氧系統(tǒng)的占地面積與成本，可將氧氣的分離效率提高20％以上。
文檔編號B01D53/04GK201151666SQ200720059549
公開日2008年11月19日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者秦伏秋 申請人:珠海和佳醫(yī)療設(shè)備股份有限公司