变压吸附制氧工艺装置制造方法及图纸

本发明专利技术采用取消变压吸附制氧工艺中的吸附塔间的均升、均降均压过程和均压缓冲容器及相关设备直接生产低浓度富氧。采用本发明专利技术可降低氧气产品的投资、能耗、成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于制氧领域，特别涉及采用变压吸附工艺生产氧气的工艺和装置。
技术介绍
现行的变压吸附制氧装置通常采用空气鼓风机、变压吸附制氧塔、真空泵、均压缓冲罐和产品气存储缓冲罐、油压程控阀门和相关管路组成，计算机通过程序控制油压阀门按设计要求周期性的定时开关，实现从空气中分离产品氧气的目的。工艺流程原理如附图2所示。变压吸附分离工艺制氧，通常在绝压0.12-0.15Mpa压力下用吸附剂吸附氮气，在气相得到分离的氧气产品。当吸附剂吸附的氮气饱和后，就不能再吸附氮气进行氧、氮分离，因此就必须用真空设备将吸附的氮气抽出来，使吸附剂重新具有吸附氮气的能力，即对吸附剂进行再生。具体的吸附分离制氧和真空再生通常按以下程序循环周期进行抽真空—均升—吸附分离制氧—均降—抽真空。其中均升过程就是当吸附剂每一循环所吸附的氮气被真空泵抽光后，吸附塔内的压力已降到周期最低点绝压0.03Mpa左右，由另一台要转入真空再生的吸附塔向该塔送入贫氮富氧气体(氧含量通常在80-30％)，使再生后的吸附塔内压力升高的过程，同时也是回收分离了部分氮气的中间氧气产品，让中间氧气产品在均升吸附塔内再次分离，达到产品要求浓度的过程。吸附分离制氧过程就是通过鼓风机在向制氧吸附塔送入制氧空气，吸附剂吸附氮气，在气相得到分离的氧气产品，并在其出口输出合格氧气产品的过程均降过程，就是当吸附过程结束在转入抽真空过程前，吸附塔内的贫氮富氧气体向正处于均升过程的制氧吸附塔送气的过程，即向另一吸附塔输送氧含量80-30％的中间产品的过程。均升、均降过程通常称为均压过程，均压过程时间通常占制气周期的20-30％之间。产品氧气含量通常在90-95％之间。抽真空过程就是用真空设备抽出吸附塔内的气体，当吸附塔内压力降低，气相氮气的分压低于吸附氮气的的分压时，被吸附剂吸附的氮气就会向气相解析，气相压力越低，被吸附剂吸附的氮气解析就越彻底，通常真空度要达到绝压0.03Mpa才结束真空过程。实际的用氧，如制合成的氨半水煤气，联醇生产所需的贫氮半水煤气，锅炉富氧空气燃烧和发动机富氧空气燃烧，污水处理中的富氧净化等用氧工艺并不需氧含量很高的富氧空气，通常的用氧浓度都低于70，其办法是用氧含量大于90％氧气产品与空气混合，配制出所需氧气浓度的富氧空气，供用氧工艺装置使用。由变压吸附制氧工艺可知，实际上均降阶段的贫氮富氧气体中的氧气平均浓度，已完全满足甚至超过上述用氧工艺要求。而现行的制氧工艺则必须用制氧吸附剂将贫氮富氧气体再次分离提纯，成为氧含量大于90％的氧气产品后才送如用氧工序，这显然是对制氧装置的浪费。本专利技术公开以下
技术实现思路
克服这一缺陷。
技术实现思路
1，本设计所述的变压吸附制氧工艺装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于在每一制氧周期中取消吸附塔间的均降、均升过程；延长吸附制氧过程在每一周期中的时间比例，直到吸附塔出口气体氧气浓度由90-95％降至接近空气中的氧气浓度21-24％，才结束吸附分离制氧过程；在流程中取消均压缓冲设备。这不仅简化了工艺过程，节省了投资，还降低制氧电耗创造了关键条件。工艺流程装置原理如附图1所示。本变压吸附制氧工艺每一循环周期的变压吸附制氧过程为真空解析再生过程、制氧空气常压进气负压吸附分离制氧过程、制氧空气加压进气正压吸附分离制氧过程、常压解析再生过程，简称真空再生、负压制氧、加压制氧、常压再生，一共四个工艺步序循环进行。2，本设计所述的变压吸附制氧工艺装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于吸附分离过程结束，吸附剂的再生方法是先将吸附塔内高于大气压的气体不经真空装置抽取直接向大气排放，直到吸附塔内压力接近大气压力，再用真空装置对吸附塔内的吸附剂进行真空再生。由于吸附分离制氧过程结束吸附塔出口气体氧气浓度已接近空气中的氧气浓度，已经没有回收价值，直接排向大气减少了真空设备的作业时间和抽取气量，这显然会降低真空泵的能耗。3，本设计所述的变压吸附制氧工艺装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于制氧吸附塔内不经真空装置直接向大气排放的气体，从吸附塔的空气进口端排出和氧气出口端排出，或从空气进口端、氧气出口端相通的管道上排出。让高于大气压力的再生解析气直接从吸附塔两端对大气排放，可有效缩短再生解析时间，提高吸附剂的分离制氧时间，这对提高吸附剂的利用率十分有利。4，本设计所述的变压吸附制氧工艺装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于吸附剂真空再生结束后，先使制氧空气不经空气鼓风机加压直接进入制氧吸附塔制氧，在吸附塔内压力上升到接近常压后，再送入经空气鼓风机加压后的制氧空气。由于真空再生结束吸附塔内压力低于大气压力70kpa左右，未经加压的空气已相对具有足够的压力势能，所以未经加压的空气完全可以经过除尘过滤后直接进入吸附塔，这将大大降低加压空气的需量，从而有效节省了制氧空气鼓风机电耗。5，本设计所述的变压吸附制氧工艺装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于未经加压的制氧空气是经过滤除尘后，再经控制阀进入制氧吸附塔的。因为空气中的粉尘杂质会覆盖吸附剂微孔减少吸附剂的吸附面积，所以必须过滤干净。当然各吸附塔的常压进气空气也可以集中过滤后，再用管道送至各吸附塔的进口出口阀前。6，本设计所述的变压吸附制氧装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于氧气产品中的氧气的平均浓度大于55％，低于或等于75％。单位时间制氧空气流量大，氧气产品中氧气的平均浓度低，反之则浓度高。7，本设计所述的变压吸附制氧工艺装置，用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于一套变压吸附制氧装置由两台及两台以上装有吸附剂的的制氧吸附塔与相关设备、管路、程控阀门、控制程序等组成。。制氧吸附塔塔多吸附剂的利用率就越高，通常在4-8台为好，有利于让真空泵满负荷工作，以节省真空泵电耗。经工艺计算和试验，采用本设计直接制取合成氨半水煤气所需的氧含量45％低纯度氧气，可比采用氧含量93％的高纯度氧气与空气混合获得的氧含量45％低纯度氧气，减少制氧吸附剂用量近30％；制氧加压空气用量减少40％；真空泵抽出的氮气总量减少40％鼓风机电耗，折合成纯氧产品后，单位纯氧产品投资可减少15％；单位纯氧产品能耗下降20％，这对降低用氧成本是十分有利的。附图说明附图1是在变压吸附制氧周期中没有均升均降工艺过程和均压缓冲容器及相关程控阀门设备，直接生产低纯度氧气的变压吸附制氧工艺流程原理图。图中A、B、C、D变压吸附制氧塔；E 具有浓度均匀功能、容积可变的浮式氧气产品气柜；F 制氧空气加压鼓风机；G 抽取吸附塔内的氮气的真空设备即真空泵或喷射真空装置；H 制氧常压空气过滤器；1、2、3、4 制氧加压空气进气程控阀；5、6、7、8 再生过程中的解析氮气抽出程控阀；9、10、11、12、13、14、15、16 设在吸附塔进、出口端的常压再生解析气体排放阀；17、18、19、20 低纯度氧气产品排出程控阀；21、22、23、24 制氧空气常压进气阀。附图2现行的设有均升均降过程和均匀缓冲容器的变压吸附制氧工艺流程原理图。图中A、B 变压吸附制氧塔；C 均压缓冲容器；D 容积固定的氧气产品储罐；E 制氧加压空本文档来自技高网...

【技术保护点】
变压吸附制氧工艺装置。由空气鼓风机、真空装置、制氧吸附塔、产品储罐、均压缓冲罐及管路程控阀组成，由计算机程序控制，通过油压周期性的驱动相关程控阀门开关，实现从空气中分离氧气产品的目的。用变压吸附制氧装置直接生产低纯度氧气，其特征在于：在每一制氧周期中取消吸附塔间的均降、均升过程；延长吸附制氧过程在每一周期中的时间比例，直到吸附塔出口气体氧气浓度由９０－９５％降至接近空气中的氧气浓度２１－２４％，才结束吸附分离制氧过程；在流程中取消均压缓冲容器及相关设备；每一循环周期的变压吸附制氧过程为：真空解析再生过程、制氧空气常压进气负压吸附分离制氧过程、制氧空气加压进气正压吸附分离制氧过程和常压解析再生过程，一个共四个工艺步序。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李宁，
申请(专利权)人：李宁，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]