一种变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置的制作方法

1.本实用新型涉及制氧设备的技术领域，特别是涉及一种变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置。


背景技术：

2.氧气在冶金工业、化学工业、医疗保健中广泛应用，氧气需求量大；目前氧气的来源有膜分离制氧、psa变压吸附制氧等，投资少、占地面积小的情况下提高冶金工业、化学工业等产能及品质要求，对氧气纯度要求越来越高。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置，自动化程度高，在plc系统的控制下可实现连续稳定的输出氧、氮气，占地面积小、产品纯度调节方便、工艺流程简单且产品气的纯度和回收率较高。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是一种变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置，包括：空气罐、第一制氧吸附塔、第二制氧吸附塔、第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔、氧气收集罐以及氮气收集罐；所述第一制氧吸附塔、第二制氧吸附塔通过制氧管道串联连接且通过空气总管与空气罐相连接，所述第一制氧吸附塔、第二制氧吸附塔通过氧气排出管与氧气收集罐相连接；所述第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔通过制氮管道串联连接且通过空气总管与空气罐相连接，所述第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔通过氮气排出管与氮气收集罐相连接；所述制氧管道上设置有第三调控阀、第四调控阀、第五调控阀、第六调控阀、第九调控阀、第十调控阀以及第十一调控阀，所述氧气排出管上设置有第十二调控阀；所述空气总进管上设置有第二调控阀、第二十七调控阀以及第二十八调控阀；所述制氮管道上设置有第十四调控阀、第十五调控阀、第十六调控阀、第十七调控阀、第十八调控阀以及第十九调控阀，所述氮气排出管上设置有第二十二调控阀和第二十六调控阀。
5.在本实用新型一个较佳实施例中，所述制氧管道包括第一制氧管道、第二制氧管道、第三制氧管道以及第四制氧管道，所述第三调控阀、第四调控阀设置于第一制氧管道上，所述第五调控阀、第六调控阀设置于第二制氧管道上，所述第九调控阀设置于第三制氧管道上，所述第十调控阀、第十一调控阀设置于第四制氧管道上。
6.在本实用新型一个较佳实施例中，所述制氮管道包括第一制氮管道、第二制氮管道以及第三制氮管道，所述第十四调控阀、第十五调控阀设置于第一制氮管道上，所述第十六调控阀、第十七调控阀设置于第二制氮管道上，所述第十八调控阀、第十九调控阀设置于第三制氮管道上。
7.在本实用新型一个较佳实施例中，所述第二制氮管道通过第二空气分管与空气总管相连接，所述第二空气分管上设置有第二真空泵组。
8.在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一制氧吸附塔和第二制氧吸附塔内设置
有制氧吸附剂。
9.在本实用新型一个较佳实施例中，所述制氧吸附剂为沸石分子筛。
10.在本实用新型一个较佳实施例中，所述第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔内设置有制氮吸附剂。
11.在本实用新型一个较佳实施例中，所述制氮吸附剂为碳分子筛。
12.在本实用新型一个较佳实施例中，所述第二调控阀、第三调控阀、第四调控阀、第五调控阀、第六调控阀、第九调控阀、第十调控阀以及第十一调控阀、第十二调控阀、第十四调控阀、第十五调控阀、第十六调控阀、第十七调控阀、第十八调控阀、第十九调控阀、第二十二调控阀、第二十六调控阀、第二十七调控阀以及第二十八调控阀均通过plc控制。
13.本实用新型的有益效果是：本实用的变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置，自动化程度高，在plc系统的控制下可实现连续稳定的输出氧、氮气，常温操作、启动时间短、投资少、占地面积小、产品纯度调节方便、工艺流程简单且产品气的纯度和回收率较高。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
15.图1为本实用新型的示意图。
具体实施方式
16.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.请参阅图1，本实用新型一种变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置，包括：空气罐1、第一制氧吸附塔7、第二制氧吸附塔8、第一制氮吸附塔20、第二制氮吸附塔21、氧气收集罐25以及氮气收集罐24；第一制氧吸附塔、第二制氧吸附塔通过制氧管道串联连接且通过空气总管13与空气罐相连接，第一制氧吸附塔、第二制氧吸附塔通过氧气排出管23与氧气收集罐相连接；第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔通过制氮管道串联连接且通过空气总管与空气罐相连接，所述第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔通过氮气排出管31与氮气收集罐相连接；所述制氧管道上设置有第三调控阀3、第四调控阀4、第五调控阀5、第六调控阀6、第九调控阀9、第十调控阀10以及第十一调控阀11，氧气排出管上设置有第十二调控阀12；空气总进管上设置有第二调控阀2、第二十七调控阀27以及第二十八调控阀28；所述制氮管道上设置有第十四调控阀14、第十五调控阀15、第十六调控阀16、第十七调控阀17、第十八调控阀18以及第十九调控阀19，所述氮气排出管上设置有第二十二调控阀22和第二十六调控阀26, 需要说明的是，本实用新型中所有的调控阀均由plc系统控制，可实现连续稳定的输出氧气和氮气。
18.具体的，所述制氧管道包括第一制氧管道32、第二制氧管道33、第三制氧管道34以
及第四制氧管道35，第三调控阀、第四调控阀设置于第一制氧管道上，所述第五调控阀、第六调控阀设置于第二制氧管道上，所述第九调控阀设置于第三制氧管道上，所述第十调控阀、第十一调控阀设置于第四制氧管道上，所述第二制氧管道通过第一空气分管39与空气总管相连接，所述第一空气分管上设置有第一真空泵组29。
19.具体的，所述制氮管道包括第一制氮管道36、第二制氮管道37以及第三制氮管道38，所述第十四调控阀、第十五调控阀设置于第一制氮管道上，第十六调控阀、第十七调控阀设置于第二制氮管道上，第十八调控阀、第十九调控阀设置于第三制氮管道上，第二制氮管道通过第二空气分管40与空气总管相连接，所述第二空气分管上设置有第二真空泵组30。
20.具体的，第一制氧吸附塔和第二制氧吸附塔内设置有制氧吸附剂，所述制氧吸附剂为沸石分子筛，当氧氮通过极性分子筛时，在极性分子作用下，氧氮产生了诱导偶极，而氧氮的诱导偶极和沸石分子筛的极性偶极作用产生一种诱导力，而容易极化的氮产生的诱导力远远大于氧产生的诱导力，因此分子筛对氮的吸附容量大于对氧的吸附容量，所以氮被沸石分子筛优先吸附而富集于分子筛的固相中，氧富集于非固相中形成产品氧气；第一制氮吸附塔、第二制氮吸附塔内设置有制氮吸附剂，所述制氮吸附剂为碳分子筛，经过真空泵组将废气送入制氮塔中，经过两组制氮吸附塔吸附提纯得到所需的产品气，减少气体浪费。反之，两组制氮吸附塔排放的废气（废气中氧气纯度高达：60%）经过真空泵组将废气送入制氧塔中，经过第一组合制氧吸附他吸附提纯得到所需产品气。
21.工作原理：打开第二调控阀，在plc控制下打开第三调控阀，第一制氧吸附塔进气，氧和氮是非极性分子，当氧氮通过极性分子筛时，在极性分子作用下，氧氮产生了诱导偶极，而氧氮的诱导偶极和沸石分子筛的极性偶极作用产生一种诱导力，而容易极化的氮产生的诱导力远远大于氧产生的诱导力，因此分子筛对氮的吸附容量大于对氧的吸附容量，所以氮被沸石分子筛优先吸附而富集于分子筛的固相中，氧富集于非固相中形成产品氧气，氧气（90%
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93%）经过第十、十二调控阀流入氧气收集罐，第一真空泵组打开，将第一制氧吸附塔废弃（废气中氮气纯度高达：99%）抽取出并打开第十四调控阀送入第一制氮吸附塔中，然后第二十八调控阀打开，制氮吸附塔利用碳分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氮气，第十八调控阀打开产品氮气流入氮气收集罐；第一制氧吸附塔和第二制氧吸附塔吸附结束后，第二真空泵组打开，将第一制氮吸附塔废弃（废气中氧气纯度高达：60%）抽取出并打开第四调控阀送入第二制氧吸附塔中吸附工作，产品氧气从第十一调控阀流入氧气罐；打开第十五调控阀、第一真空泵组打开、第五调控阀打开将压缩空气送入第二制氮吸附塔吸附工作，产品氮气从第十九调控阀流入氮气收集罐，两组吸附塔在plc系统的控制下可实现连续稳定的输出氧、氮气。
22.本实用新型的有益效果是：本实用的变压吸附制氧、制氮一体式高效可调装置，自动化程度高，在plc系统的控制下可实现连续稳定的输出氧、氮气，常温操作、启动时间短、投资少、占地面积小、产品纯度调节方便、工艺流程简单且产品气的纯度和回收率较高。
23.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。