一种制氧设备空气气体分离方法技术

本发明专利技术提供一种制氧设备空气气体分离方法，涉及家居厨房技术领域。该一种制氧设备空气气体分离方法，包括以下步骤：S1：初步过滤；S2：加压再过滤；S3：冷却液化；S4：蒸馏分离；S5：降温吸附；S6：升温脱附。通过将深冷法与吸附法在流程和热量散失与吸收方面结合在一起，降低深冷法设备单次使用时长，同时经过冷却之后的气体是自带降温效果的，将从精馏塔分离出来的气体直接送入吸附装置，不用再对气体进行液化收集，经过一次分离的气体在吸附时的效率得以提高，降低了成本的同时还提高了纯度，再利用换热器将深冷法中空气加压冷却液化产生的热量送至脱附处，既提高了脱附效率，还得以有效利用深冷法过程中产生的热量。利用深冷法过程中产生的热量。

【技术实现步骤摘要】
一种制氧设备空气气体分离方法


[0001]本专利技术涉及空气分离
，具体为一种制氧设备空气气体分离方法。

技术介绍

[0002]工业上分离空气的传统方法是采用深冷分离法，即将空气冷却到
‑
150℃以下，再用低温精馏的方法实现分离，该法可以同进得到氮气和氧气，还可以得到液氮和液氧此外，还采用分子筛吸附法分离空气，后者用于制取含氧70％～80％的富氧空气，近年来，有些国家还开发了固体膜分离空气的技术。
[0003]但是，深冷分离法存在能耗高、能量浪费严重等缺点，而吸附法制取氧气虽然成本低于深冷法，但是制取的氧气纯度不高，只能适用于特定领域。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种制氧设备空气气体分离方法，解决了现有空分技术中能量大量浪费以及氧气纯度不高的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种制氧设备空气气体分离方法，包括以下步骤：
[0006]S1：初步过滤
[0007]首先将空气通过过滤器，将空气中含有的灰尘等颗粒杂质祛除，使空气中只剩下气体分子；
[0008]S2：加压再过滤
[0009]利用空气压缩机对初步过滤后的空气进行加压，使空气的压力增加至12倍的标准大气压，并利用换热器带走空气压缩过程释放的热量，使压缩后的空气温度维持在低温恒定值，再将加压后的混合气体通过分子筛净化塔，二氧化碳和水蒸气等大分子气体则可以被过滤掉，留下氧气、氮气等小分子气体；
[0010]S3：冷却液化
[0011]压缩后的混合气体送入空分设备中进行冷却，使温度降低到零下170℃以下，混合气体逐渐液化；
[0012]S4：蒸馏分离
[0013]将冷却后的液态混合气体送入精馏塔中，进行分馏，利用液氮和液氧的沸点不同，在第一层次分离液氮，控制第一层次的温度在
‑
160℃左右，使液氮沸腾成气态从第一层次气体收集口流出，待液氮充分转换成氮气之后，将液氧送入第二层次，控制第二层次的温度始终维持在
‑
150℃以上，使液氧气化成气态从第二层次气体收集口流出；
[0014]S5：降温吸附
[0015]将第一层次的气体收集口收集的气体送至氮气吸附罐内，氮气吸附罐内的吸附体的材质选用5A沸石分子筛，吸附罐出口排出的气体即为高纯度氧气；将第二层次气体收集口的气体送至氧气吸附罐，氧气吸附罐内的吸附体材质为碳分子筛，则氧气吸附罐出口排
出的气体即为高纯度氮气；
[0016]S6：升温脱附
[0017]吸附体饱和之后，停止通入气体，对饱和状态下的吸附罐内的吸附体进行脱附处理，利用换热器将S2、S3步骤中空气加压冷却液化释放的热量传递至脱附处，实现热量的回收利用，温度升高，吸附体内已吸附的气体则会脱离吸附体，此时交换收集装置，氮气吸附罐收集氮气，氧气吸附罐收集氧气，脱附完成之后，吸附体重新获得吸附能力，重复上述步骤即可。
[0018]本专利技术提供了一种制氧设备空气气体分离方法。具备以下有益效果：
[0019]本专利技术通过将深冷法与吸附法结合在一起，提高了分离得到的氧气和氮气的纯度，深冷法中对空气进行压缩和冷却会产生大量热量，这些热量需要及时处理转移，如果只是排到空气中，会很浪费，吸附法分离空气，为了提高吸附的效率，会采用降温和加压的方式，工业上常采用加压的方式，而本专利技术中，经过降温液化再气化的氮气和氧气是自带降温效果的，将从精馏塔分离出来的气体直接送入吸附装置，不用再对气体进行液化收集，降低了成本的同时还提高了纯度，此外由于脱附过程与吸附过程相反，需要升温或者降压来提高脱附效率，本专利技术中，利用换热器将深冷法中空气加压冷却液化产生的热量送至脱附处，既提高了脱附效率，还得以有效利用深冷法过程中产生的热量，降低了分离成本，提高了成本回报率。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]实施例一：
[0022]本专利技术实施例提供一种制氧设备空气气体分离方法，包括以下步骤：
[0023]S1：初步过滤
[0024]首先将空气通过过滤器，将空气中含有的灰尘等颗粒杂质祛除，使空气中只剩下气体分子；
[0025]S2：加压再过滤
[0026]利用空气压缩机对初步过滤后的空气进行加压，使空气的压力增加至12倍的标准大气压，并利用换热器带走空气压缩过程释放的热量，使压缩后的空气温度维持在低温恒定值，加压后的空气内部气体分子之间间隙减小，再将加压后的混合气体通过分子筛净化塔，二氧化碳和水蒸气等大分子气体则可以被过滤掉，留下氧气、氮气等小分子气体；
[0027]S3：冷却液化
[0028]压缩后的混合气体送入空分设备中进行冷却，使温度降低到零下170℃以下，混合气体逐渐液化，因为12倍大气压下，空气的液化温度在
‑
168℃左右；
[0029]S4：蒸馏分离
[0030]将冷却后的液态混合气体送入精馏塔中，进行分馏，利用液氮和液氧的沸点不同，在第一层次分离液氮，控制第一层次的温度在
‑
160℃左右，12倍大气压下，氮气的液化温度
为
‑
163℃，使液氮沸腾成气态从第一层次气体收集口流出，待液氮充分转换成氮气之后，将液氧送入第二层次，控制第二层次的温度始终维持在
‑
150℃以上，12倍大气压下，氧气的液化温度在
‑
154℃左右，使液氧气化成气态从第二层次气体收集口流出；
[0031]S5：降温吸附
[0032]将第一层次的气体收集口收集的气体送至氮气吸附罐内，氮气吸附罐内的吸附体的材质选用5A沸石分子筛，5A沸石分子筛对氮气的平衡吸附量大于对氧气的平衡吸附量，这样当空气通过沸石床层时氮气就被吸附，流出氧气作为产品，而且由于被吸附的气体已经经过一次分离，且处在低温状态，因此对氮气吸附的效率得以显著提高，吸附罐出口排出的气体即为高纯度氧气；将第二层次气体收集口的气体送至氧气吸附罐，氧气吸附罐内的吸附体材质为碳分子筛，由于氧气的分子尺寸(2.8
×
3.9)比氮气的分子尺寸(3.0
×
4.1)小，因而氧气在碳分子筛中的扩散速度快，吸附量也大，于是氧气在碳分子筛中的扩散速度快，吸附量也大，而被吸附气体同上经过一次分离和降温，吸附效率也得以显著提高，因此氧气吸附罐出口排出的气体即为高纯度氮气；
[0033]S6：升温脱附
[0034]吸附体饱和之后，停止通入气体，对饱和状态下的吸附罐内的吸附体进行脱附处理，利用换热器将S2、S3步骤中空气加压冷却液化释放的热量传递至脱附处，实现热量的回收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制氧设备空气气体分离方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：初步过滤首先将空气通过过滤器，将空气中含有的灰尘等颗粒杂质祛除，使空气中只剩下气体分子；S2：加压再过滤利用空气压缩机对初步过滤后的空气进行加压，使空气的压力增加至12倍的标准大气压，并利用换热器带走空气压缩过程释放的热量，使压缩后的空气温度维持在低温恒定值，再将加压后的混合气体通过分子筛净化塔，二氧化碳和水蒸气等大分子气体则可以被过滤掉，留下氧气、氮气等小分子气体；S3：冷却液化压缩后的混合气体送入空分设备中进行冷却，使温度降低到零下170℃以下，混合气体逐渐液化；S4：蒸馏分离将冷却后的液态混合气体送入精馏塔中，进行分馏，利用液氮和液氧的沸点不同，在第一层次分离液氮，控制第一层次的温度在
‑
160℃左右，使液氮沸腾成气态从第一层次气体收集口流出，待液氮充分转...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝甜甜，詹永寿，胡涛，邱灿辉，占军涛，
申请(专利权)人：鹰潭市远大气体有限公司，
类型：发明
国别省市：