一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，主要包括压缩空气管路、变压吸附制氧机、缓冲罐、氧气提纯主机和氧气储罐，所述压缩空气管路与变压吸附制氧机的入口连通，变压吸附制氧机的出口通过管路与缓冲罐连通，缓冲罐经管路与氧气提纯主机的入口连通，氧气提纯主机的出口经管路与氧气储罐连通，氧气储罐经管路与缓冲罐连通，氧气储罐经管路与回流罐连通；各管路上均分别设置有控制通断的阀门。本发明专利技术还提供了一种利用如上所述一体化系统制取并提纯氧气的方法。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术采用回流罐回收氧气纯化主机排放的尾气，并输入变压吸附制氧机用作再生气，大幅提高了整个系统的氧气回收率，同时，也提高了再生效果，有利于提升氧气纯度。

Integrated system and method for pressure swing adsorption oxygen generation and oxygen purification

The invention discloses a PSA oxygen purification integration system, including compressed air pipeline, PSA oxygen generator, buffer tank, oxygen purification host and the oxygen tank, the entrance of the compressed air pipeline and PSA oxygen concentrator connected transformer adsorption oxygen making machine outlet through a pipeline and the buffer tank. Entrance buffer tank through the pipeline and the oxygen purification host connectivity, oxygen purification host outlet is communicated through the pipeline and the oxygen tank, the oxygen tank through a pipeline connected with a buffer tank, oxygen tank connected through the pipeline and reflux tank pipeline; all are respectively provided with control on-off valves. The invention also provides a method for producing and purifying oxygen using an integrated system as described above. The invention has the advantages that the invention adopts exhaust gas reflux tank oxygen recovery purification host emissions, and enter the PSA oxygen generator used as regeneration gas, a substantial increase in the oxygen recovery rate of the whole system, at the same time, but also improve the regeneration effect, is beneficial to improve the purity of oxygen.

【技术实现步骤摘要】
一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统及方法
本专利技术涉及制氧设备及方法领域，具体涉及一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统及方法。
技术介绍
变压吸附制氧技术是一种空气分离制取氧气的技术，主要依靠制氧分子筛（变压吸附制氧设备的关键部件）在不同压力下对空气中各组份气体的吸附容量的不同来达到将各组分气体分离的目的。变压吸附制氧设备，广泛应用于化工、电子、医疗、冶金、环境治理等行业。由于制氧分子筛的特性和吸附原理限制，其对空气中惰性气体的吸附容量很低，变压吸附制氧设备制取的氧气中含有大量的惰性气体，比如氩气等，所以氧气浓度的极限只能达到96.0%以下，如果要取得浓度更高的氧气，必须采用氧气提纯技术。氧气提纯技术是通过一种氧气亲和剂与氧气亲和，将氧气留在纯化塔（塔内装填氧气亲和剂）内，而化学性质很不活泼的惰性气体则流出纯化塔，然后通过纯化塔抽真空将氧气提取出来，获得高纯度的氧气。现阶段变压吸附制取氧气及氧气提纯，是将变压吸附制氧设备和氧气纯化设备分成两个相对独立的设备，然后连接在一起。由于变压吸附制氧设备生产普氧（纯度93%）时，需要氧气产量的约200%的再生气；且再生气除了一部分残留在吸附塔中，其余的都要放空；同时氧气纯化主机的废气和尾气也都要排空，没有利用，这就导致整套设备的再生气消耗过大、严重降低整套设备的氧气回收率（氧气回收率只有30%左右）的问题，致使设备能耗居高不下，同时也影响设备的氧纯度提升，一般很难达到99.5%以上。同时，由于开机没有采取一定的措施，没有回收管路和反充压管路，导致整套设备的开机时间很长，一般需要3小时左右，严重影响设备的使用。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种可提高氧气纯度且节能环保的变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统及方法。本专利技术采用的技术方案为：一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，主要包括压缩空气管路、变压吸附制氧机、缓冲罐、氧气提纯主机和氧气储罐，所述压缩空气管路与变压吸附制氧机的入口连通，变压吸附制氧机的出口通过管路与缓冲罐连通，缓冲罐经管路与氧气提纯主机的入口连通，氧气提纯主机的出口经管路与氧气储罐连通，氧气储罐经管路与缓冲罐连通，氧气储罐经管路与回流罐连通；各管路上均分别设置有控制通断的阀门。按上述方案，变压吸附制氧机包括第一吸附塔、第二吸附塔、排空管路和再生管路，压缩空气管路经第一进气管路与第一吸附塔的入口连通，第一吸附塔的出口经第一出气管路与氧气管路连通，氧气管路与缓冲罐的入口连通；压缩空气管路经第二进气管路与第二吸附塔的入口连通，第二吸附塔的出口经第二出气管路与氧气管路连通；第一进气管路和第二进气管路均分别与排空管路连通；第一出气管路与再生管路的一端连通，第二出气管路与再生管路的另一端连通。按上述方案，氧气提纯主机包括第一纯化塔、第二纯化塔和废气排空管路，缓冲罐的出口依次经普氧进气管路和第三进气管路与第一纯化塔的入口连通，第一纯化塔的出口经第一排气管路与废气排空管路连通；所述缓冲罐的出口依次经普氧进气管路和第四进气管路与第二纯化塔的入口连通，第二纯化塔的出口经第二排气管路与废气排空管路连通。按上述方案，其特征在于，所述氧气提纯主机内还设有第二高纯氧吹扫管路和高纯氧出气管路，第三进气管路与第二高纯氧吹扫管路连通，第四进气管路与第二高纯氧吹扫管路连通，第二高纯氧吹扫管路与氧气储罐连通；第三进气管路与高纯氧出气管路连通，第四进气管路与高纯氧出气管路连通，高纯氧出气管路上依次配置有过滤器和氧气真空-增压两用压缩机，高纯氧出气管路与氧气储罐的入口连通。按上述方案，其特征在于，氧气储罐的出口经反充压管路与缓冲罐的入口连通，氧气储罐的出口连通高纯氧管路，高纯氧管路分别与回收管路和外设氧气输送管路连通。按上述方案，所述系统还包括高纯氧排空管路、第一高纯氧吹扫管路和回流罐，所述第一排气管路与高纯氧排空管路连通，第二排气管路与高纯氧排空管路连通，第一排气管路与第一高纯氧吹扫管路连通，第二排气管路与第一高纯氧吹扫管路连通，高纯氧排空管路、第一高纯氧吹扫管路和回收管路均分别与回流罐的入口连通。按上述方案，所述氧气提纯主机内还设有第四均压管路和第五均压管路，第二排气管路经第四均压管路与第三进气管路连通，第四均压管路上设有第一均压阀；第一排气管路经第五均压管路与第四进气管路连通，第五均压管路上设有第二均压阀。本专利技术还采用了一种利用如上所述一体化系统制取并提纯氧气的方法，该方法包括以下步骤：步骤一、氧气储罐内的高纯氧经反充压管路进入缓冲罐，变压吸附制氧机开始运行；变压吸附制氧机产出的普氧进入缓冲罐；步骤二、缓冲罐内的普氧进入氧气纯化主机，氧气纯化主机开始运行；氧气纯化主机产出的高纯氧进入氧气储罐；步骤三、氧气储罐内纯度不合格的氧气经回收管路进入到回流罐，用于变压吸附制氧机内分子筛的吹扫再生；步骤四、氧气储罐内纯度合格的氧气经产气阀输出。按上述方案，在步骤二中，变压吸附制氧机的制氧过程包括：（1）、干燥净化后的压缩空气进入第一吸附塔，第一吸附塔产出的普氧经氧气管路进入缓冲罐；（2）、回流罐内的氧气进入第二吸附塔进行吹扫再生，同时第一吸附塔产出的氧气部分经再生管路进入第二吸附塔，第二吸附塔内的再生废气进入排空管路排空；（3）、第一吸附塔内的氧气经均压管路进入第二吸附塔，实现第一吸附塔对第二吸附塔的均压过程；（4）、第一吸附塔内的残留气进入排空管路；（5）、切换第二吸附塔，压缩空气进入第二吸附塔，第二吸附塔产出的普氧经氧气管路进入缓冲罐；（6）、回流罐内的氧气进入第一吸附塔进行吹扫再生，同时第二吸附塔产出的氧气部分经再生管路进入第一吸附塔，第一吸附塔内的再生废气进入排空管路排空；（7）、第二吸附塔内的氧气经均压管路进入第一吸附塔，实现第二吸附塔对第一吸附塔的均压过程；（8）、第二吸附塔内的残留气进入排空管路；（9）、重复步骤（1）~（8）。按上述方案，在步骤三中，氧气纯化主机提纯氧气的步骤包括：（1）、缓冲罐内的普氧进入第一纯化塔，首先从第一纯化塔流出的气体经废气排空管路排空；第一纯化塔进入工作状态；（2）、流经第一纯化塔的氧气经高纯氧排空管路流入回流罐，用于变压吸附制氧机内分子筛的吹扫；（3）、氧气储罐内的高纯氧经第二高纯氧吹扫管路进入第一纯化塔，对第一纯化塔进行吹扫，吹扫气经第一高纯氧吹扫管路进入到回流罐；（4）、第一纯化塔内的一部分气体经第五均压管路进入第二纯化塔，完成第一纯化塔对第二纯化塔的均压过程；（5）、第一纯化塔内残留的高纯氧气进入高纯氧出气管路，经过滤器过滤除尘，再经氧气真空-增压两用压缩机输出到氧气储罐；（6）、缓冲罐内的普氧进入第二纯化塔，首先从第二纯化塔流出的气体经废气排空管路排空；第二纯化塔进入工作状态；（7）、流经第二纯化塔的氧气经高纯氧排空管路流入回流罐，用于变压吸附制氧机内分子筛的吹扫再生；（8）、氧气储罐内的高纯氧经第二高纯氧吹扫管路进入第二纯化塔，对第二纯化塔进行吹扫，吹扫气经第一高纯氧吹扫管路进入到回流罐；（9）、第二纯化塔内的部分气体经第四均压管路进入第一纯化塔，完成第二纯化塔对第一纯化塔的均压过程；（10）、第二纯化塔内残留的高纯氧气进入高纯氧出气管路，经过滤器过滤除尘，再经氧气真空-增压两用压缩机输出到氧气储罐；（11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，主要包括压缩空气管路、变压吸附制氧机、缓冲罐、氧气提纯主机和氧气储罐，所述压缩空气管路与变压吸附制氧机的入口连通，变压吸附制氧机的出口通过管路与缓冲罐连通，缓冲罐经管路与氧气提纯主机的入口连通，氧气提纯主机的出口经管路与氧气储罐连通，氧气储罐经管路与缓冲罐连通；各管路上均分别设置有控制通断的阀门。

【技术特征摘要】
1.一种变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，主要包括压缩空气管路、变压吸附制氧机、缓冲罐、氧气提纯主机和氧气储罐，所述压缩空气管路与变压吸附制氧机的入口连通，变压吸附制氧机的出口通过管路与缓冲罐连通，缓冲罐经管路与氧气提纯主机的入口连通，氧气提纯主机的出口经管路与氧气储罐连通，氧气储罐经管路与缓冲罐连通；各管路上均分别设置有控制通断的阀门。2.如权利要求1所述的变压吸附制氧与提纯一体化系统，其特征在于，变压吸附制氧机包括第一吸附塔、第二吸附塔、排空管路和再生管路，压缩空气管路经第一进气管路与第一吸附塔的入口连通，第一吸附塔的出口经第一出气管路与氧气管路连通，氧气管路与缓冲罐的入口连通；压缩空气管路经第二进气管路与第二吸附塔的入口连通，第二吸附塔的出口经第二出气管路与氧气管路连通；第一进气管路和第二进气管路均分别与排空管路连通；第一出气管路与再生管路的一端连通，第二出气管路与再生管路的另一端连通。3.如权利要求2所述的变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，氧气提纯主机包括第一纯化塔、第二纯化塔和废气排空管路，缓冲罐的出口依次经普氧进气管路和第三进气管路与第一纯化塔的入口连通，第一纯化塔的出口经第一排气管路与废气排空管路连通；所述缓冲罐的出口依次经普氧进气管路和第四进气管路与第二纯化塔的入口连通，第二纯化塔的出口经第二排气管路与废气排空管路连通。4.如权利要求3所述的变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，所述氧气提纯主机内还设有第二高纯氧吹扫管路和高纯氧出气管路，第三进气管路与第二高纯氧吹扫管路连通，第四进气管路与第二高纯氧吹扫管路连通，第二高纯氧吹扫管路与氧气储罐连通；第三进气管路与高纯氧出气管路连通，第四进气管路与高纯氧出气管路连通，高纯氧出气管路上依次配置有过滤器和氧气真空-增压两用压缩机，高纯氧出气管路与氧气储罐的入口连通。5.如权利要求4所述的变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，氧气储罐的出口经反充压管路与缓冲罐连通，氧气储罐的出口连通高纯氧管路，高纯氧管路分别与回收管路和外设氧气输送管路连通。6.如权利要求4所述的变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，所述系统还包括高纯氧排空管路、第一高纯氧吹扫管路和回流罐，所述第一排气管路与高纯氧排空管路连通，第二排气管路与高纯氧排空管路连通，第一排气管路与第一高纯氧吹扫管路连通，第二排气管路与第一高纯氧吹扫管路连通，高纯氧排空管路、第一高纯氧吹扫管路和回收管路均分别与回流罐的入口连通。7.如权利要求3所述的变压吸附制氧与氧气提纯一体化系统，其特征在于，所述氧气提纯主机内还设有第四均压管路和第五均压管路，第二排气管路经第四均压管路与第三进气管路连通，第四均压管路上设有第一均压阀；第一排气管路经第五均压管路与第四进气管路连通，第五均压管路上设有第二均压阀。8.一种利用权利要求1所述一体化系统制取并提纯氧气的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：江昱，张军，贺明星，曾念东，
申请(专利权)人：武汉恒业通气体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42