氧氣和臭氧混合氣體的分離方法及應(yīng)用其的臭氧發(fā)生系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氧氣和臭氧混合氣體分離方法，它是利用熱交換器和冷媒質(zhì)將臭氧和氧氣的混合氣體的溫度降低至臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，使臭氧轉(zhuǎn)化為液態(tài)，而氧氣仍然為氣態(tài)，從而對(duì)氧氣和臭氧的混合氣體進(jìn)行分離；本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了利用該分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)包含臭氧發(fā)生器、臭氧發(fā)生器的氣源及臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置、冷媒質(zhì)及冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置和熱交換器等。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的分離方法簡(jiǎn)單，分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，氧氣回收效率高，并能將回收的氧氣直接輸送給臭氧發(fā)生器使用，實(shí)現(xiàn)氧氣的循環(huán)利用，極大降低臭氧發(fā)生器的耗氧量，從而極大地節(jié)約臭氧發(fā)生器的運(yùn)行成本，有利于推廣臭氧發(fā)生器的應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氧氣和臭氧混合氣體的分離方法及應(yīng)用其的臭氧發(fā)生系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氧氣和臭氧混合氣體的分離的方法，特別是臭氧發(fā)生器輸出的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法及應(yīng)用該分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，具有脫色、氧化、殺菌和除臭的作用。目前已廣泛應(yīng)用在飲用水、污水、化工氧化、煙氣凈化、紙漿漂白、食品加工、醫(yī)療及家用等多個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)有的工業(yè)應(yīng)用的臭氧通常由大型的臭氧發(fā)生器產(chǎn)生，大型的臭氧發(fā)生器運(yùn)行時(shí)需要供給大量的氧氣，由于目前臭氧發(fā)生器的轉(zhuǎn)化效率一般在10%左右，也就是說(shuō)輸入到臭氧發(fā)生器內(nèi)的純凈氧氣中只有10%被轉(zhuǎn)化成臭氧，因此現(xiàn)有的臭氧發(fā)生器輸出的產(chǎn)物是臭氧和氧氣的混合氣體，并且氧氣含量居多，大約占混合氣體體積的90%。由于臭氧氣體不易存儲(chǔ)，目前臭氧氣體一般是在現(xiàn)場(chǎng)制造現(xiàn)場(chǎng)使用，使用時(shí)將臭氧發(fā)生器輸出的臭氧和氧氣的混合氣體通入被處理流體中，臭氧和被處理流體接觸反應(yīng)吸收后剩余的氧氣直接排放，造成了很大的資源浪費(fèi)，從而使臭氧發(fā)生器的運(yùn)行費(fèi)用高昂，進(jìn)而限制了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。因此亟需一種能夠?qū)Τ粞醢l(fā)生器輸出的氧氣和臭氧混合氣體進(jìn)行分離，并對(duì)混合氣體中的氧氣進(jìn)行回收的方法和應(yīng)用此方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)氧氣和臭氧混合氣體的分離和氧氣的回收利用，從而極大地降低運(yùn)行成本，有利于其推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目 的之一是提供一種氧氣和臭氧混合氣體分離方法，它是利用熱交換器和冷媒質(zhì)將臭氧和氧氣混合氣體的溫度降低至臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，使臭氧轉(zhuǎn)化為液態(tài)，而氧氣仍然為氣態(tài)，從而對(duì)氧氣和臭氧的混合氣體進(jìn)行分離，分離出氣態(tài)的氧氣和液態(tài)的臭氧的方法，此方法中包含冷媒質(zhì)和熱交換器，所述熱交換器包含至少兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端，具體步驟如下:
步驟1:將溫度低于臭氧沸點(diǎn)溫度的冷媒質(zhì)自熱交換器的第一輸入端輸入熱交換器的熱交換管中，待分離的氧氣和臭氧的混合氣體由熱交換器的第二輸入端輸入熱交換器中，使冷媒質(zhì)和氧氣和臭氧的混合氣體在熱交換器內(nèi)進(jìn)行熱交換；
步驟2:監(jiān)測(cè)壓力表以及溫度計(jì)指示的數(shù)值，調(diào)節(jié)輸入熱交換器中的混合氣體的流量，并控制冷媒質(zhì)和混合氣體的熱交換時(shí)間和/或控制冷媒質(zhì)的流量，將熱交換器內(nèi)氧氣和臭氧混合氣體的溫度降至介于臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，使臭氧氣體轉(zhuǎn)化為液態(tài)臭氧，氧氣仍然為氣態(tài)；
步驟3:將經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后的冷媒質(zhì)由熱交換器的一輸出端輸出；
步驟4:將經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后分離出的氣態(tài)氧氣自熱交換器的第二輸出端輸出； 步驟5:將經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后分離出的液態(tài)臭氧由熱交換器的第三輸出端輸出。
[0004]為了更好的技術(shù)效果，上述步驟1-5中所述的本發(fā)明目的一所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的技術(shù)特征還可以進(jìn)一步優(yōu)化為以下技術(shù)特點(diǎn):1.在步驟5之后增加步驟6。所述步驟6為:增設(shè)一個(gè)第一汽化器，將分離出的液態(tài)臭氧輸入第一汽化器中，利用第一汽化器將分離出液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體；所述第一汽化器的輸入端和熱交換器的第三輸出端通過(guò)管道連接。
[0005]2.在步驟4之后增加步驟7。所述步驟7為:增設(shè)一個(gè)臭氧破壞器，將分離出的氧氣輸入臭氧破壞器中，利用臭氧破壞器消除分離出的氧氣中殘余的臭氧；所述熱交換器的第二輸出端和臭氧破壞器的輸入端通過(guò)管道連接。
[0006]3.在步驟3之后增加步驟8。所述步驟8為:增設(shè)一個(gè)冷媒質(zhì)回收裝置對(duì)冷媒質(zhì)進(jìn)行回；所述熱交換器的第一輸出端和冷媒質(zhì)回收裝置通過(guò)管道連接。
[0007]4.所述熱交換器的外壁設(shè)有一個(gè)保溫層。
[0008]5.所述冷媒質(zhì)可以為液態(tài)氧、液態(tài)氮或其他溫度低于臭氧沸點(diǎn)溫度的冷媒質(zhì)。
[0009]6.上述步驟6中所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的技術(shù)特征，還可以進(jìn)一步具體為以下特征:
(1)在步驟6之后增加步驟10，所述步驟10為:增設(shè)一個(gè)臭氧存儲(chǔ)裝置和潔凈空氣源，將所述第一汽化器的輸出端通過(guò)管道與臭氧儲(chǔ)存裝置的第一輸入端連接，同時(shí)將潔凈空氣源通過(guò)管道與臭氧儲(chǔ)存裝置的第二輸入端連接，通過(guò)控制加入的潔凈空氣的量，使?jié)崈艨諝庠诔粞鮾?chǔ)存裝置內(nèi)與臭氧混合形成設(shè)定濃度的臭氧和空氣的混合氣體；
(2)更進(jìn)一步地，在上述(I)中控制加入的空氣的量使臭氧存儲(chǔ)裝置的中輸入的空氣和臭氧的質(zhì)量比例介于90:10~82:18之間以利于臭氧氣體的穩(wěn)定保存。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明目的一的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn):`
1.分離方法簡(jiǎn)單，氧氣回收效率高，并能將回收的氧氣直接輸送給臭氧發(fā)生器使用，實(shí)現(xiàn)氧氣的循環(huán)利用，極大降低臭氧發(fā)生器的耗氧量，從而極大地節(jié)約臭氧發(fā)生器的運(yùn)行成本，有利于推廣臭氧發(fā)生器的應(yīng)用；
2.分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠容易地實(shí)現(xiàn)氧氣和臭氧的分離，制造成本低；
3.能夠使臭氧發(fā)生器輸出的混合氣體所帶的熱能應(yīng)用到液態(tài)氧氣的汽化過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的能量的轉(zhuǎn)化，達(dá)到節(jié)能減排效果，節(jié)約能源。
[0011]本發(fā)明的目的之二是提供一種應(yīng)用發(fā)明目的一中所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)包含臭氧發(fā)生器、臭氧發(fā)生器的氣源及臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置、冷媒質(zhì)及冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置和熱交換器；所述臭氧發(fā)生器上設(shè)有臭氧發(fā)生器氣源輸入端和臭氧發(fā)生器混合氣體輸出端，所述臭氧發(fā)生器氣源輸入端和臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置管道連接；所述熱交換器包含至少兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端以及連通熱交換器的第一輸入端和熱交換的第一輸出端的熱交換管；所述冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置和熱交換器的第一輸入端通過(guò)管道相連，將冷媒質(zhì)輸入熱交換器中；所述熱交換器的第二輸入端通過(guò)管道和臭氧發(fā)生器混合氣體輸出端連接，以將氧氣和臭氧混合氣體輸入熱交換器中；所述熱交換器的第一輸出端為冷媒質(zhì)輸出端，熱交換器的第二輸出端為分離出的氧氣輸出端，熱交換器的第三輸出端為分離出的液態(tài)臭氧輸出端；所述熱交換器的第二輸出端的位置高于熱交換器的第三輸出端的位置。
[0012]本發(fā)明目的二實(shí)現(xiàn)的臭氧發(fā)生系統(tǒng)所述的技術(shù)特點(diǎn)可以為以下技術(shù)特征:
1.所述冷媒質(zhì)可以為液態(tài)氮?dú)饣蛘咭簯B(tài)氧氣或其他溫度低于臭氧沸點(diǎn)溫度的冷媒質(zhì)。
[0013]2.當(dāng)冷媒質(zhì)為液態(tài)氧氣時(shí)，經(jīng)熱交換后作為冷媒質(zhì)的液態(tài)氧氣轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氧氣后由熱交換器的第一輸出端輸出后也輸入臭氧發(fā)生器氣源輸入端作為臭氧發(fā)生器的氧氣源給臭氧發(fā)生器供氧。
[0014]本發(fā)明目的 二的應(yīng)用目的一的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn):
1.分離方法簡(jiǎn)單，氧氣回收效率高，并能將回收的氧氣直接輸送給臭氧發(fā)生器使用，實(shí)現(xiàn)氧氣的循環(huán)利用，極大降低臭氧發(fā)生器的耗氧量，從而極大地節(jié)約臭氧發(fā)生器的運(yùn)行成本，有利于推廣臭氧發(fā)生器的應(yīng)用。
[0015]2.分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠容易地實(shí)現(xiàn)氧氣和臭氧的分離，制造成本低。
[0016]3.當(dāng)冷媒質(zhì)為液態(tài)氧氣時(shí)，能夠使臭氧發(fā)生器輸出的混合氣體所帶的熱能應(yīng)用到液態(tài)氧氣的汽化過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的能量的轉(zhuǎn)化，達(dá)到節(jié)能減排效果，節(jié)約能源。
[0017]4.當(dāng)冷媒質(zhì)為液態(tài)氧時(shí)，其汽化后可以作為臭氧發(fā)生器的氣源，節(jié)約成本和設(shè)備投資。
[0018]本發(fā)明的目的之三是提供一種應(yīng)用發(fā)明目的一中所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法優(yōu)選的臭氧發(fā)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)與發(fā)明目的二實(shí)現(xiàn)的臭氧發(fā)生系統(tǒng)不同的是所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)的冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置以及氧發(fā)生器的氣源供應(yīng)裝置為同一個(gè)提供液態(tài)氧氣的液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置；所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包括一個(gè)第二汽化器，所述液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置的輸出端與第二汽化器的輸入端通過(guò)管道連接，第二汽化器的輸出端通過(guò)管道與臭氧發(fā)生器氣源輸入端連接，這樣一部分液態(tài)氧通過(guò)第二汽化器轉(zhuǎn)化為氣態(tài)氧后輸入臭氧發(fā)生器氣源輸入端作為臭氧發(fā)生器的氧氣源給臭氧發(fā)生器供氧；同時(shí)，將液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置與熱交換器的第一輸入端通過(guò)管道連接，使另一部分液態(tài)氧經(jīng)管道從熱交換器的第一輸入端輸入熱交換器中作為冷媒質(zhì)使用。
為了更好的技術(shù)效果，本發(fā)明目的三所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)的技術(shù)特征可以具體為以下技術(shù)特點(diǎn):
1.經(jīng)熱交換后作為冷媒質(zhì)的液態(tài)氧轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氧后由熱交換器的第一輸出端輸出后也輸入臭氧發(fā)生器氣源輸入端作為臭氧發(fā)生器的氧氣源給臭氧發(fā)生器供氧。
[0019]2.更進(jìn)一步地，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)氧氣存儲(chǔ)裝置；將上述I中所述第二汽化器的輸出端通過(guò)管道與氧氣存儲(chǔ)裝置的第一輸入端連接，經(jīng)第二汽化器處理后的氧氣通過(guò)管道輸入氧氣存儲(chǔ)裝置中；將所述熱交換器的第一輸出端與氧氣存儲(chǔ)裝置的第二輸入端管道連接，熱交換管內(nèi)汽化的氧氣經(jīng)管道輸入氧氣存儲(chǔ)裝置；所述氧氣存儲(chǔ)裝置的第三輸入端與熱交換器的第二輸出端管道連接，分離出的氧氣從熱交換器的第二輸出端輸出并輸送至氧氣存儲(chǔ)裝置中；所述氧氣存儲(chǔ)裝置的輸出端與臭氧發(fā)生器氣源輸入端通過(guò)管道連接。
[0020]為了更好的技術(shù)效果，本發(fā)明目的二和發(fā)明目的三所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)的技術(shù)特征還可以共同具有以下技術(shù)特點(diǎn):
1.所述熱交換器的外壁具有一個(gè)保溫層。
[0021]2、所述熱交換器上設(shè)置有壓力表和溫度儀。
[0022]3.所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包含一個(gè)用于汽化液態(tài)臭氧的第一汽化器，所述第一汽化器的輸入端和熱交換器的第三輸出端通過(guò)管道連接，由第一汽化器把分離出的液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體由第一汽化器的輸出端輸出。
[0023]4、所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包括一個(gè)臭氧破壞器，所述臭氧破壞器的輸入端和熱交換器的第二輸出端通過(guò)管道連接，用于消除分離出的氧氣中殘留的臭氧；臭氧破壞器的輸出端通過(guò)管道和氧氣存儲(chǔ)裝置的第三輸入端連接，用于實(shí)現(xiàn)氧氣的回收利用。
[0024]5.所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包括一個(gè)臭氧存儲(chǔ)裝置以及潔凈空氣源，所述第一汽化器的輸出端和臭氧存儲(chǔ)裝置的第一輸入端通過(guò)管道連接，同時(shí)將潔凈空氣源和臭氧存儲(chǔ)裝置的第二輸入端通過(guò)管道連接，通過(guò)控制加入的潔凈空氣的量，使其在臭氧存儲(chǔ)裝置內(nèi)和臭氧混合形成設(shè)定濃度的臭氧。
[0025]6.上述5中輸入的空氣和臭氧的質(zhì)量比例優(yōu)選為90:10~82:18之間。
[0026]本發(fā)明目的三的采用目的一所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn):
1.液態(tài)氧同時(shí)作為氣源和冷媒質(zhì)使用，無(wú)需另外配置冷媒質(zhì)，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減小設(shè)備投資。
[0027]2.可以充分利用液態(tài)氧的低溫將臭氧發(fā)生器輸出的較高溫度的氧氣和臭氧混合氣體冷卻以實(shí)現(xiàn)臭氧和氧氣的分離，又能利用臭氧發(fā)生器輸出的較高溫度的氧氣和臭氧混合氣體的熱能將液態(tài)氧氣汽化，實(shí)現(xiàn)能量的有效利用，節(jié)能減排效果顯著，節(jié)約設(shè)備運(yùn)行成本，有利于其推廣使用。
[0028]3.分離方法簡(jiǎn)單，氧氣回收效率高，并能將回收的氧氣直接輸送給臭氧發(fā)生器使用，實(shí)現(xiàn)氧氣的循環(huán)利用，極大降低臭氧發(fā)生器的耗氧量，從而極大地節(jié)約臭氧發(fā)生器的運(yùn)行成本，有利于推廣臭氧發(fā)生器的應(yīng)用。
[0029]4.分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠容易地實(shí)現(xiàn)氧氣和臭氧的分離，制造成本低。
[0030]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1是用于實(shí)施本發(fā)明目的一的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的分離系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2是本發(fā)明目的二的應(yīng)用本發(fā)明目的一所述氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3是本發(fā)明目的二的應(yīng)用本發(fā)明目的一所述氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中，I為臭氧發(fā)生器，101為臭氧發(fā)生器混合氣體輸出端，102為臭氧發(fā)生器氣源輸入端；2為冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置；3為熱交換器,301為熱交換器的第一輸入端,302為熱交換器的第二輸入端，303為熱交換器的第一輸出端；304為熱交換器的第二輸出端,305為熱交換器的第三輸出端，306為熱交換管；307為壓力表，308為溫度儀，309為保溫層；4為氧氣存儲(chǔ)裝置，401為氧氣存儲(chǔ)裝置的第一輸入端，402為氧氣存儲(chǔ)裝置的第二輸入端，403為氧氣存儲(chǔ)裝置的第三輸入端，404為氧氣存儲(chǔ)裝置的輸出端；5為第一汽化器,501為第一汽化器的輸入端，502為第一汽化器的輸出端；6為臭氧破壞器,601為臭氧破壞器的輸入端,602為臭氧破壞器的輸出端；7為臭氧存儲(chǔ)裝置，701為臭氧存儲(chǔ)裝置的第一輸入端，702為臭氧存儲(chǔ)裝置的第二輸入端； 8為冷媒質(zhì)回收裝置；9為第二汽化器，901為第二汽化器的輸入端，902為第二汽化器的輸出端；10為潔凈空氣源；11為液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置；12為臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置，121為臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置的輸出端；
【具體實(shí)施方式】:
以下根據(jù)附圖1說(shuō)明本發(fā)明所述氧氣和臭氧混合氣體分離方法的實(shí)施例。
[0034]如圖1所示實(shí)施目的一的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的系統(tǒng)，其包含冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置2，熱交換器3、氧氣存儲(chǔ)裝置4、第一汽化器5以及冷媒質(zhì)回收裝置8 ;其中所述熱交換器3包含至少兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端，熱交換器3上還設(shè)置有用于調(diào)節(jié)熱交換器中的壓力壓力表307和用于控制液態(tài)氧與混合氣體的接觸時(shí)間的溫度儀308。利用該系統(tǒng)進(jìn)行氧氣和臭氧混合氣體分離的具體步驟如下:
步驟1:將所述冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置2內(nèi)溫度低于臭氧沸點(diǎn)的冷媒質(zhì)自所述熱交換器3的第一輸入端301輸入熱交換器的熱交換管306中，待分離的氧氣和臭氧混合氣體由熱交換器的第二輸入端302輸入熱交換器3中，使冷媒質(zhì)與氧氣和臭氧混合氣體在熱交換器內(nèi)進(jìn)行熱交換；
步驟2:監(jiān)測(cè)壓力表307以及溫度計(jì)308指示的數(shù)值，調(diào)節(jié)輸入熱交換器中的混合氣體的流量，并控制冷媒質(zhì)和混合氣體的熱交換時(shí)間和/或控制冷媒質(zhì)的流量，將熱交換器內(nèi)氧氣和臭氧混合氣體的溫度降至介于臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，使臭氧氣體轉(zhuǎn)化為液態(tài)臭氧，氧氣仍然為氣態(tài)；
步驟3:將經(jīng)過(guò)步驟2熱交換后的冷媒質(zhì)由熱交換器的第一輸出端303輸出；
步驟4:將經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后分離出的氧氣自熱交換器的第二輸出端304輸出； 步驟5:將經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后分離出的液態(tài)臭氧由熱交換器的第三輸出端305輸
出。`
由于液態(tài)臭氧不易保存，需要將其汽化，因此，還需在步驟5之后增加步驟6，所述步驟6為:在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)第一汽化器5，將分離出的液態(tài)臭氧輸入第一汽化器中，利用第一汽化器5將分離出液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體；所述第一汽化器的輸入端501和熱交換器的第三輸出端305連接。
[0035]為了回收到純凈的氧氣，還可以在步驟4后增加步驟7，所述步驟7為:在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)臭氧破壞器6，將分離出的氧氣輸入臭氧破壞器6中，利用臭氧破壞器6消除分離出的氧氣中殘余的臭氧；所述熱交換器的第二輸出端304和臭氧破壞器的輸入端601通過(guò)管道連接。純凈的氧氣自臭氧破壞器的輸出端602回收。
[0036]在上述實(shí)施例中還設(shè)有一個(gè)氧氣存儲(chǔ)裝置4，將臭氧破壞器的輸出端602與氧氣存儲(chǔ)裝置的第一輸入端401通過(guò)管道連接用于儲(chǔ)存回收的氧，達(dá)到氧氣回收的目的。
[0037]為了回收冷媒質(zhì)，在上述實(shí)施例中的步驟3之后增加步驟8，所述步驟8為:在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)冷媒質(zhì)回收裝置8對(duì)冷媒質(zhì)進(jìn)行回收；所述熱交換器的第一輸出端303和冷媒質(zhì)回收裝置8連接。
[0038]上述實(shí)施例中的冷媒質(zhì)可以為液態(tài)氮?dú)?、液態(tài)氧氣或其他溫度低于液態(tài)臭氧的冷媒質(zhì)。
[0039]上述實(shí)施例中，為了提高熱交換的效率，減少熱量的流失，所述熱交換器的外壁具有一個(gè)保溫層309 ;所述熱交換器3上還設(shè)置用于壓力表307和溫度儀308以監(jiān)視熱交換器內(nèi)的壓力和溫度。
[0039]以下結(jié)合附圖2說(shuō)明本發(fā)明所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)的第一實(shí)施例。[0040]如圖2所示，一種臭氧發(fā)生系統(tǒng)，包含臭氧發(fā)生器1、臭氧發(fā)生器的氣源、冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置2、熱交換器3、第一汽化器5、冷媒質(zhì)回收裝置8，臭氧存儲(chǔ)裝置7以及潔凈空氣源10 ;其中臭氧發(fā)生器的氣源為氧氣，儲(chǔ)存在臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置12中；所述熱交換器包含兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端。
[0041]所述臭氧發(fā)生器混合氣體輸出端101通過(guò)管道與熱交換器的第二輸入端302連接，以將氧氣和臭氧混合氣體輸入到熱交換器3中；所述臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置的輸出端121與臭氧發(fā)生器氣源輸入端102通過(guò)管道連接，將氧氣輸入臭氧發(fā)生器I中；所述冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置2通過(guò)管道與熱交換器的第一輸入端301連接，將冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置2內(nèi)的冷媒質(zhì)輸入到熱交換管306中；所述冷媒質(zhì)回收裝置8與熱交換器的第一輸出端303通過(guò)管道連接用于回收冷媒質(zhì)；所述熱交換器的第二輸出端304與臭氧發(fā)生器氣源輸入端102通過(guò)管道連接，將經(jīng)熱交換后分離出的氧氣回送至臭氧發(fā)生器氣源輸入端102，對(duì)從氧氣和臭氧的混合氣體中分離出的氧氣進(jìn)行回用。
[0042]也可以在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)氧氣儲(chǔ)存裝置用于儲(chǔ)存分離出的氧氣，而后由氧氣儲(chǔ)存裝置將其回輸至臭氧發(fā)生器氣源輸入端或做其他用途使用。
[0043]由于分離出的液態(tài)臭氧不易保存，需要將其汽化，因此在系統(tǒng)中增設(shè)一個(gè)第一汽化器5，將分離出的液態(tài)臭氧輸入第一汽化器5中，所述第一汽化器的輸入端501和熱交換器的第三輸出端305連接，由第一汽化器5把分離出的液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體。
[0044]為了使經(jīng)第一汽化器5處理后的臭氧穩(wěn)定保存而不發(fā)生爆炸等危險(xiǎn)，在本實(shí)施例的系統(tǒng)中還增設(shè)一個(gè)臭氧存儲(chǔ)裝置7以及潔凈空氣源10。所述第一汽化器的輸出端502通過(guò)管道和臭氧存儲(chǔ)裝 置的第一輸入端701連接，潔凈空氣源10通過(guò)管道和臭氧存儲(chǔ)裝置的第二輸入端702連接，通過(guò)控制加入的潔凈空氣的量，使?jié)崈艨諝庠诔粞醮鎯?chǔ)裝置內(nèi)和臭氧混合形成設(shè)定濃度的臭氧，實(shí)現(xiàn)臭氧的穩(wěn)定儲(chǔ)存；其中輸入的空氣和臭氧的質(zhì)量比例介于90:10~82:18之間時(shí)最為穩(wěn)定。
[0045]為了回收到純凈的氧氣，本實(shí)施例所述臭氧系統(tǒng)中還可以增設(shè)一個(gè)臭氧破壞器，將經(jīng)熱交換器分離出的氧氣輸入臭氧破壞器中，利用臭氧破壞器消除分離出的氧氣中殘余的臭氧，純凈的氧氣自臭氧破壞器的輸出端回收或直接輸送給臭氧發(fā)生器氣源輸入端給臭氧發(fā)生器供氧。
[0046]本實(shí)施例中，為了提高熱交換的效率，減少熱量的流失，所述熱交換器的外壁具有一個(gè)保溫層309。
[0047]所述熱交換器3上設(shè)置用于壓力表307和溫度儀308以監(jiān)視熱交換器內(nèi)的壓力和溫度。
[0048]以下結(jié)合附圖3說(shuō)明本發(fā)明所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)的第二實(shí)施例。
[0049]如圖3所示，一種臭氧發(fā)生系統(tǒng)，包含臭氧發(fā)生器1、臭氧發(fā)生器的氧氣源、熱交換器3、氧氣存儲(chǔ)裝置4和第一汽化器5、第二汽化器9 ;其中臭氧發(fā)生器的氣源為液態(tài)氧氣，儲(chǔ)存在液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置11中；所述熱交換器3包含至少兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端。
[0050]所述臭氧發(fā)生器混合氣體輸出端101與熱交換器的第二輸入端302通過(guò)管道連接以將氧氣和臭氧混合氣體輸入熱交換器3中；液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置11通過(guò)管道與第二汽化器的輸入端901連接，所述第二汽化器的輸出端902與氧氣存儲(chǔ)裝置的第一輸入端401通過(guò)管道連接，即由第二汽化器9將一部分液態(tài)氧氣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)后輸入氧氣存儲(chǔ)裝置4中，所述氧氣存儲(chǔ)裝置的輸出端404與臭氧發(fā)生器氣源輸入端102通過(guò)管道相連，給臭氧發(fā)生器供氧；同時(shí)液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置11還通過(guò)管道與熱交換器的第一輸入端301相連，將一部分液態(tài)氧氣輸入熱交換器的熱交換管306中作為冷媒質(zhì)使用；并利用混合氣體中的熱能將其汽化。所述熱交換器的第一輸出端303與氧氣存儲(chǔ)裝置的第二輸入端402通過(guò)管道連接，作為冷媒質(zhì)使用的液氧在熱交換管306內(nèi)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)后輸出至氧氣存儲(chǔ)裝置4中儲(chǔ)存，再由氧氣存儲(chǔ)裝置的輸出端404輸出至臭氧發(fā)生器I中給臭氧發(fā)生器I供氧；所述第一汽化器的輸入端501通過(guò)管道和熱交換器的第三輸出端305連接，由第一汽化器5把分離出的液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體。
[0051]由于經(jīng)熱交換器分離出的氧氣中可能還含有部分臭氧氣體，所以所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包含一個(gè)臭氧破壞器6，所述臭氧破壞器的輸入端601通過(guò)管道和熱交換器的第二輸出端304連接，臭氧破壞器的輸出端602通過(guò)管道和氧氣存儲(chǔ)裝置的第三輸入端403連接，即利用臭氧破壞器6將可能殘留在氧氣中的臭氧消除，而后純凈的氧氣再經(jīng)由管道輸送至氧氣存儲(chǔ)裝置4中，由氧發(fā)生器的氣源輸入端102連接的氧氣存儲(chǔ)裝置的輸出端404給臭氧發(fā)生器供氧，因此可以達(dá)到混合氣體中氧氣回用的目的。 [0052]由于純凈的臭氧氣體極不穩(wěn)定，因此本實(shí)施例的臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包含一個(gè)臭氧存儲(chǔ)裝置7以及潔凈空氣源10 ;所述第一汽化器的輸出端502通過(guò)管道和臭氧存儲(chǔ)裝置的第一輸入端701連接，同時(shí)將潔凈空氣源10通過(guò)管道和臭氧存儲(chǔ)裝置的第二輸入端702連接，通過(guò)控制加入的潔凈空氣的量，使?jié)崈艨諝庠诔粞醮鎯?chǔ)裝置內(nèi)和臭氧混合形成設(shè)定濃度的臭氧，實(shí)現(xiàn)臭氧的穩(wěn)定儲(chǔ)存；當(dāng)輸入的空氣和臭氧的質(zhì)量比例介于90:10~82:18之間時(shí)形成的混合氣體最為穩(wěn)定有利于保存。
[0053]所述熱交換器3上設(shè)置用于壓力表307和溫度儀308以監(jiān)視熱交換器內(nèi)的壓力和溫度；熱交換器3的外壁具有一個(gè)保溫層309，用以保持熱交換器3內(nèi)溫度。
[0054]第三實(shí)施例中的氧氣存儲(chǔ)裝置4既是分離后的氧氣存儲(chǔ)裝置也是冷媒質(zhì)的回收裝置；儲(chǔ)存在液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置11內(nèi)的液氧既可經(jīng)過(guò)汽化后為臭氧發(fā)生器供氧，同時(shí)也作為冷媒質(zhì)輸送到熱交換管中將高溫的氧氣和臭氧混合氣體冷卻從而實(shí)現(xiàn)氧氣和臭氧混合氣體的分離，并利用混合氣體中的熱能將熱交換管中的液氧汽化后回送給臭氧發(fā)生器為其供氧，大大節(jié)約了設(shè)備制造成本以及系統(tǒng)空間，還對(duì)能量進(jìn)行充分利用大大減少能量損耗和設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，其中混合氣體中氧氣的回收利用，也使系統(tǒng)運(yùn)費(fèi)用大大降低。
[0055]本發(fā)明的工作原理是:相同的壓力情況下冷媒質(zhì)的溫度低于臭氧的沸點(diǎn)溫度同時(shí)高于氧氣的沸點(diǎn)溫度，因此在接觸時(shí)間足夠時(shí)其可以將混合氣體中氣態(tài)的臭氧冷卻成液態(tài)的臭氧，而混合氣體中氣態(tài)的氧氣則不會(huì)被液態(tài)氧氣冷卻為液態(tài)。調(diào)節(jié)輸入熱交換器中的混合氣體的流量來(lái)調(diào)節(jié)熱交換器中的壓力使其保持在I個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓左右，即壓力表顯示為I個(gè)大氣壓左右；并控制冷媒質(zhì)和混合氣體的熱交換時(shí)間和/或控制冷媒質(zhì)的流量，將熱交換器內(nèi)氧氣和臭氧混合氣體的溫度降至介于臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，如-130和-150之間，由于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，臭氧的沸點(diǎn)溫度是-111.9°C左右，因此，此時(shí)混合氣體中的臭氧氣體冷卻成液態(tài)臭氧；而由于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下氧氣轉(zhuǎn)化成液態(tài)氧氣的溫度是_183°C左右，因此當(dāng)混合氣體冷卻至_130°C和_150°C之間時(shí)，混合氣體中的氧氣仍然為氣態(tài)，這時(shí)臭氧與氧氣的相態(tài)不同，從而實(shí)現(xiàn)臭氧與氧氣的徹底分離。分離出的氧氣可回輸給臭氧發(fā)生器，充分實(shí)現(xiàn)混合器中氧氣的回收利用；同時(shí)，當(dāng)冷媒質(zhì)為液態(tài)氧氣時(shí)，液態(tài)氧氣在熱交換管中被汽化為氧氣可以給臭氧發(fā)生器供氧，實(shí)現(xiàn)對(duì)混合氣體中的熱量的充分利用。`
【權(quán)利要求】
1.一種氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:它是利用熱交換器和冷媒質(zhì)將臭氧和氧氣的混合氣體的溫度降低至臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，使臭氧轉(zhuǎn)化為液態(tài)，而氧氣仍然為氣態(tài)，從而對(duì)氧氣和臭氧的混合氣體進(jìn)行分離，分離出氣態(tài)的氧氣和液態(tài)的臭氧的方法；此方法中包含冷媒質(zhì)和熱交換器，所述熱交換器包含至少兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端；具體步驟如下: 步驟1:將溫度低于臭氧沸點(diǎn)溫度的冷媒質(zhì)自熱交換器的第一輸入端(301)輸入熱交換器(3)的熱交換管(306)中，待分離的氧氣和臭氧混合氣體由熱交換器的第二輸入端(302)輸入熱交換器(3)中，使冷媒質(zhì)和氧氣和臭氧混合氣體在熱交換器(3)內(nèi)進(jìn)行熱交換； 步驟2:監(jiān)測(cè)壓力表以及溫度計(jì)指示的數(shù)值，調(diào)節(jié)輸入熱交換器中的混合氣體的流量，并控制冷媒質(zhì)和混合氣體的熱交換時(shí)間和/或控制冷媒質(zhì)的流量，將熱交換器內(nèi)氧氣和臭氧混合氣體的溫度降至介于臭氧的沸點(diǎn)溫度和氧氣的沸點(diǎn)溫度之間，使臭氧氣體轉(zhuǎn)化為液態(tài)臭氧，氧氣仍然為氣態(tài)； 步驟3:經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后，將熱交換管(306)內(nèi)的冷媒質(zhì)由熱交換器的的第一輸出端(303)輸出； 步驟4:經(jīng)過(guò)步驟2的熱交換后，將分離出的氣態(tài)氧氣自熱交換器的第二輸出端(304)輸出； 步驟5:經(jīng)過(guò)步驟2的 熱交換后，將分離出的液態(tài)臭氧由熱交換器的第三輸出端(305)輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:在步驟5之后增加步驟6，所述步驟6為:增設(shè)一個(gè)第一汽化器(5)，將分離出的液態(tài)臭氧輸入第一汽化器(5)中，利用第一汽化器(5)將分離出液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體；所述第一汽化器的輸入端(501)和熱交換器的第三輸出端(305)通過(guò)管道連接。
3.如權(quán)利要求1所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:在步驟4之后增加步驟7，所述步驟7為:增設(shè)一個(gè)臭氧破壞器(6)，將分離出的氧氣輸入臭氧破壞器(6)中，利用臭氧破壞器消除分離出的氧氣中殘余的臭氧；所述熱交換器的第二輸出端(304)和臭氧破壞器的輸入端(601)通過(guò)管道連接，純凈的氧氣自臭氧破壞器的輸出端(602)回收。
4.如權(quán)利要求1所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:在步驟3之后增加步驟8，所述步驟8為:增設(shè)一個(gè)冷媒質(zhì)回收裝置(8)對(duì)冷媒質(zhì)進(jìn)行回收；所述熱交換器的第一輸出端(303)和冷媒質(zhì)回收裝置(8)通過(guò)管道連接。
5.如權(quán)利要求1所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:在步驟7之后增加步驟9，步驟9為:增設(shè)一個(gè)氧氣存儲(chǔ)裝置(4)，將臭氧破壞器的輸出端(602)與氧氣存儲(chǔ)裝置的第一輸入端(401)連接用于儲(chǔ)存回收的氧氣。
6.如權(quán)利要求1所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:所述熱交換器的外壁設(shè)有一個(gè)保溫層(309 )。
7.如權(quán)利要求1所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:所述冷媒質(zhì)為液態(tài)氧氣或液態(tài)氮?dú)狻?br> 8.如權(quán)利要求2所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:在步驟6之后增加步驟10，所述步驟10為:增設(shè)一個(gè)臭氧存儲(chǔ)裝置(7)和潔凈空氣源(10)，將所述第一汽化器的輸出端(502)通過(guò)管道與臭氧儲(chǔ)存裝置的第一輸入端(701)連接，同時(shí)將潔凈空氣源(10)通過(guò)管道與臭氧儲(chǔ)存裝置的第二輸入端(702)連接，通過(guò)控制加入的潔凈空氣的量，使?jié)崈艨諝庠诔粞鮾?chǔ)存裝置內(nèi)與臭氧混合形成設(shè)定濃度的臭氧和空氣的混合氣體。
9 .如權(quán)利要求8所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法，其特征在于:所輸入的潔凈空氣和臭氧的質(zhì)量比例介于90:10~82:18之間。
10.一種應(yīng)用權(quán)利要求1中所述的氧氣和臭氧混合氣體的分離方法的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)包含臭氧發(fā)生器(I)、臭氧發(fā)生器的氣源及臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置(12)、冷媒質(zhì)及冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置(2)和熱交換器(3);所述臭氧發(fā)生器上設(shè)有臭氧發(fā)生器氣源輸入端(102)和臭氧發(fā)生器混合氣體輸出端(101);所述臭氧發(fā)生器氣源輸入端(102)和臭氧發(fā)生器氣源供應(yīng)裝置(12)通過(guò)管道相連接；所述熱交換器(3)包含至少兩個(gè)輸入端和三個(gè)輸出端以及連通熱交換器的第一輸入端和熱交換的第一輸出端的熱交換管(306);所述冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置(2)和熱交換器的第一輸入端(301)通過(guò)管道相連，將冷媒質(zhì)輸入熱交換器(3)中；所述熱交換器的第二輸入端(302)通過(guò)管道和臭氧發(fā)生器的混合氣體輸出端(101)連接，以將氧氣和臭氧混合氣體輸入熱交換器(3)中；所述熱交換器的第一輸出端(303)為冷媒質(zhì)輸出端,熱交換器的第二輸出端(304)為分離出的氧氣輸出端，熱交換器的第三輸出端(305)為分離出的液態(tài)臭氧輸出端；所述熱交換器的第二輸出端(304)的位置高于熱交換器的第三輸出端(305)的位置。
11.如權(quán)利要求10中所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述冷媒質(zhì)供應(yīng)裝置以及臭氧發(fā)生器的氣源供應(yīng)裝置為同一個(gè)提供液態(tài)氧氣的液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置(11)，所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包括一個(gè)第二汽化器(9);所述液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置(11)的輸出端與第二汽化器的輸入端(901)通過(guò)管道連接，第二汽化器的輸出端(902)與臭氧發(fā)生器氣源輸入端(102)通過(guò)管道連接，同時(shí)，液態(tài)氧氣供應(yīng)裝置(11)與熱交換器的第一輸入端(301)通過(guò)管道連接，熱交換器的第一輸出端(303)通過(guò)管道與臭氧發(fā)生器氣源輸入端(102)連接。
12.如權(quán)利要求10所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述冷媒質(zhì)為液態(tài)氮?dú)饣蛞簯B(tài)氧氣。
13.如權(quán)利要求11所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還設(shè)有一個(gè)氧氣存儲(chǔ)裝置(4);所述第二汽化器的輸出端(902)通過(guò)管道與氧氣存儲(chǔ)裝置的第一輸入端(401)連接；所述熱交換器的第一輸出端(303)與氧氣存儲(chǔ)裝置的第二輸入端(402)通過(guò)管道連接；所述氧氣存儲(chǔ)裝置的第三輸入端(403)與熱交換器的第二輸出端(304)通過(guò)管道連接；所述氧氣存儲(chǔ)裝置的輸出端(404)通過(guò)管道與臭氧發(fā)生器氣源輸入端(102)連接。
14.如權(quán)利要求10或11所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述熱交換器的外壁具有一個(gè)保溫層(309 )。
15.如權(quán)利要求10或11所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述熱交換器上設(shè)置有壓力表(307)和溫度儀(308)。
16.如權(quán)利要求10或11所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包含一個(gè)用于汽化液態(tài)臭氧的第一汽化器(5)，所述第一汽化器的輸入端(501)和熱交換器的第三輸出端(305)通過(guò)管道連接，由第一汽化器(5)把分離出的液態(tài)的臭氧汽化成臭氧氣體由第一汽化器的輸出端(502)輸出。
17.如權(quán)利要求10或11所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包括一個(gè)臭氧存儲(chǔ)裝置(7 )以及潔凈空氣源(10 )，所述第一汽化器(5 )的輸出端(502 )和臭氧存儲(chǔ)裝置的第一輸入端(701)管道連接，潔凈空氣源(8 )和臭氧存儲(chǔ)裝置的第二輸入端(702 )管道連接。
18.如權(quán)利要求17所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:輸入的空氣和臭氧的質(zhì)量比例介于90:10~82:18之間。
19.如權(quán)利要求10或13所述的臭氧發(fā)生系統(tǒng)，其特征在于:所述臭氧發(fā)生系統(tǒng)還包括一個(gè)臭氧破壞器(6)，所述臭氧破壞器的輸入端(601)和熱交換器的第二輸出端(304)通過(guò)管道連接，臭氧破壞器的輸出`端(602)通過(guò)管道和氧氣存儲(chǔ)裝置的第三輸入端(403)連接。
【文檔編號(hào)】B01D53/00GK103663384SQ201210340419
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】陳健, 姚向陽(yáng) 申請(qǐng)人:福建新大陸環(huán)保科技有限公司