CN106629610A - 一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置和方法，该装置包括2个鼓风机、2个真空泵、5个吸附塔、2个均压罐和氧气缓冲罐，其中5个吸附塔的进口相连，并连接到2个鼓风机和2个真空泵，5个吸附塔的出口相连，并连接到氧气缓冲罐，5个吸附塔通过管道分别都与2个均压罐连接。采用了本发明的技术方案，能够提高氧气产量和收率，解决现有VPSA制氧工艺氧气利用率低、吸附剂利用率低、设备造价高的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及利用变压吸附法制备氧气的技术领域，尤其涉及一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置和方法。
背景技术
低压吸附真空解吸制氧技术是一种新型的从空气中制取富氧的技术，低压吸附真空解吸（VACUUM PRESSURE SWING ADSORPTION，简称VPSA），是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组分在吸附剂上的吸附容量不同而产生的气体分离，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低至负压时得到脱附再生。
变压吸附法是利用具有一定特性的吸附剂在一定的压力下，对空气中的氧气和氮气进行分离，利用氧化铝等吸附剂把空气中的水和二氧化碳等气体吸收起来，氧气在带有多孔的分子筛上富集，然后氮气被分子筛所吸收，进一步实现混合气体的分离。
低压吸附真空解吸分子筛制氧设备是以电力为动力、空气为原料，利用沸石分子筛在加正压状态下对氮的吸附容量增加，负压时对氮的吸附容量减少的特性，通过对两只吸附塔切换作用，形成正压吸附、负压脱附的循环过程，实现空气中氧、氮的分离，连续制取所需求的工业用氧。
低压吸附真空解吸制氧设备的制氧过程为物理吸附过程，无化学反应，对环境不造成污染，是一种理想的供氧方式。整个制氧过程相对于传统的深冷法制氧方式，具有结构简单、工艺流程简单、使用操作方便、设备启动迅速、常温低压运行、安全可靠、能耗小、制氧成本低等一系列优点。
但目前的VPSA制氧设备存在以下缺点：如压力波动大、设备造价高、产品氧气浓度低、氧气收率低、不能连续产氧。
发明内容
本发明实施例期望提供一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置和方法，能够提高氧气产量和收率，并且实现连续产氧。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置，包括2个鼓风机、2个真空泵、5个吸附塔、2个均压罐和氧气缓冲罐，其中5个吸附塔的进口相连，并连接到2个鼓风机和2个真空泵，5个吸附塔的出口相连，并连接到氧气缓冲罐，5个吸附塔通过管道分别都与2个均压罐连接，其中，
2个鼓风机用于将原料空气压缩后通过管道输入5个吸附塔；
2个真空泵用于抽取5个吸附塔内的气体；
5个吸附塔用于吸附产氧、顺向放压、真空解吸、清洗和充压，输出富氧气体到第一均压罐，输出贫氧气体到第二均压罐，输出氧气到氧气缓冲罐；
第一均压罐用于存储从5个吸附塔输入的富氧气体，并输出给5个吸附塔进行充压；
第二均压罐用于存储从5个吸附塔输入的贫氧气体，并输出给5个吸附塔进行充压；
氧气缓冲罐用于收集从5个吸附塔输入的氧气，并输出给5个吸附塔进行清洗。
优选地，还包括41个阀门。
优选地，所述41个阀门是气动切换阀。
优选地，还包括5个止回阀，5个止回阀的一端分别连通5个吸附塔，另一端连通氧气缓冲罐。
优选地，还包括可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器用于输出电信号控制阀门。
本发明的实施例还提供了一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的方法，包括以下步骤：
原料空气经过2个鼓风机分别进入第一吸附塔和第三吸附塔，第一吸附塔和第三吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，同阶段真空泵对第二吸附塔抽真空，进行真空解吸，第四吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第五吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第五吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行清洗，第五吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第五吸附塔抽真空，进行真空解吸；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，真第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第三吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第三吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第四吸附塔，第四吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行清洗，第三吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第三吸附塔抽真空，进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第一吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，同阶段原料空气经过鼓风机分别进入第二吸附塔，第二吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗；
第一吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行清洗；
真空泵对第一吸附塔抽真空，进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压；
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第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行清洗，第四吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第四吸附塔抽真空，进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，同阶段第二吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第二吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第三吸附塔，第三吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行清洗，同阶段第二吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，同阶段真空泵对第二吸附塔抽真空，进行真空解吸，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧。
优选地，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔进行吸附时，气压范围为40千帕到50千帕；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔完成顺放时，气压范围为20千帕到25千帕；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔进行真空解吸时，气压范围为-40千帕到-50千帕；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔完成充压时，气压范围为0千帕到10千帕。
优选地，富氧气体的氧气浓度为80%到90%，贫氧气体的氧气浓度为60%到70%。
优选地，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔中的吸附剂是三氧化二铝、13X分子筛、锂分子筛和/或沸石分子筛。
本发明实施例所提供的五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置和方法，可从空气中分离纯度为80%～93%（体积百分比）的氧气，氧气收率能达到70%～80%。解决了原有VPSA制氧工艺氧气利用率低、单位产量吸附剂用量大（吸附剂利用率低）、设备造价高等影响VPSA技术应用的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的技术方案是设计一种五塔VPSA制备氧气的装置，包括4个吸附塔、2个鼓风机、2个真空泵、2个均压罐和1个氧气缓冲罐，将4个吸附塔联用进行变压吸附，在一个周期内，每个吸附塔都经历吸附产氧、顺向放压、真空解吸、清洗、充压等五个步骤，并且依次相差一个吸附步骤，五个吸附塔里有两个进行吸附步骤，有两个进行真空解吸步骤。如无特别说明，本发明实施例中所用的压力都为本领域常用的表压。
图1为本发明实施例提供的五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置的结构示意图。如图1所示，该五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置包括第一鼓风机G1、第二鼓风机G2、第一真空泵Z1、第二真空泵Z2、第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D、第五吸附塔E、第一均压罐V1、第二均压罐V2、氧气缓冲罐V3、5个止回阀J1、J2、J3、J4和J5，以及41个阀门A1-A6、B1-B6、C1-C6、D1-D6、E1-E6、H1-H5、K1-K6。其中这41个阀门A1-A6、B1-B6、C1-C6、D1-D6、E1-E6、H1-H5、K1-K6是气动切换阀。
第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E的进口相连，并连接到第一鼓风机G1、第二鼓风机G2、第一真空泵Z1和第二真空泵Z2，第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E的出口相连，并连接到氧气缓冲罐V3，第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E通过管道与第一均压罐V1和第二均压罐V2连接。
第一鼓风机G1和第二鼓风机G2将原料空气压缩后通过管道输入第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E。
第一真空泵Z1和第二真空泵Z2能够抽取第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E内的气体。
第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E分别完成吸附产氧、顺向放压、真空解吸、清洗和充压，输出富氧气体到第一均压罐V1，输出贫氧气体到第二均压罐V2，输出氧气到氧气缓冲罐V3。
第一均压罐V1存储从第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E输入的富氧气体，并输出给第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E进行充压。
第二均压罐V2存储从第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E输入的贫氧气体，并输出给第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E进行充压。
氧气缓冲罐V3收集从第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E输入的氧气，并输出给第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E进行清洗。
止回阀J1、J2、J3、J4和J5一端分别连通第一吸附塔A、第二吸附塔B、第三吸附塔C、第四吸附塔D和第五吸附塔E，另一端连通氧气缓冲罐V3。
还包括可编程逻辑控制器（PLC），可编程逻辑控制器能够输出电信号控制各个阀门A1-A6、B1-B6、C1-C6、D1-D6、E1-E6、H1-H5、K1-K6。五个吸附塔各步骤的切换是靠程控阀门的开或关来实现的，将设计好的程序输入PLC，PLC输出电信号控制程控阀门，使程控阀门开或关，实现各步骤的切换。
五个吸附塔都经历吸附产氧、顺向放压、真空解吸、清洗、充压等五个步骤。
吸附产氧步骤为：原料空气经鼓风机进口过滤器去除机械杂质后进入鼓风机，在鼓风机中压缩后，通过管道和气动切换阀门进入吸附塔底部，使吸附塔增压为40千帕到50千帕，水分和二氧化碳被吸附塔底部的吸附剂吸附，原料空气在吸附塔内上升的过程中氮气被吸附，氧气在气相中富集，并从吸附塔的顶部排出，实现了混合气体的分离，有效的提取了氧气成分。
吸附塔内的吸附剂包括三氧化二铝、13X分子筛、锂分子筛、沸石分子筛等，优先选用沸石分子筛。
顺向放压步骤为：分为两个阶段，当吸附剂吸附氮气接近饱和时，鼓风机停止向吸附塔进空气，则吸附塔停止产氧，从出口端放气，富氧气体顺放至第一均压罐V1，贫氧气体顺放至第二均压罐V2，使吸附塔内压力降至20千帕到20千帕。其中富氧气体的氧气浓度为80%到90%，贫氧气体的氧气浓度为60%到70%。
真空解吸步骤为：通过阀门的切换，鼓风机将吸附塔内抽真空压力至-40千帕到-50千帕，使吸附剂吸附的水、二氧化碳、氮气解吸，再生吸附塔内的分子筛。
清洗步骤为：当吸附塔内压力为-40千帕到-50千帕时，同时开始清洗步骤，利用氧气缓冲罐中的产品气体对吸附塔进行逆向（从吸附塔的出口端进气，从进口端流出）吹扫，清洗再生的吸附剂，清洗的同时进行真空解吸，清洗时吸附塔内压力基本保持不变。
充压步骤为：由于吸附塔内的压力较低，不足以让鼓风机进行增压，防止造成分子筛的粉化。充压分为两个阶段，开始第二均压罐V2和大气同时对吸附塔进行充压，将贫氧气体充到吸附塔底部，然后第一均压罐V1对吸附塔进行充压，重新回收利用这部分富氧气体。将吸附塔内的压力可以达到鼓风机进行吸附的压力。也即当清洗步骤结束后，利用均压罐内的压力和大气压对吸附塔进行升压，使压力升高至0千帕到10千帕。
充压步骤完成后，开始进入下一个变压吸附周期的循环。其特点是在进行清洗步骤时，仍然在进行抽真空，吸附塔内的压力基本不变。
下面具体描述利用上述实施例中的五塔低压吸附真空解吸制备氧气装置来制备氧气的过程。该五塔低压吸附真空解吸（VPSA）制备氧气的流程包括以下步骤：
原料空气经过2个鼓风机分别进入第一吸附塔和第三吸附塔，第一吸附塔和第三吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，同阶段真空泵对第二吸附塔抽真空，进行真空解吸，第四吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第五吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第五吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行清洗，第五吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第五吸附塔抽真空，进行真空解吸；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，真第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第三吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第三吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第四吸附塔，第四吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行清洗，第三吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第三吸附塔抽真空，进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第一吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，同阶段原料空气经过鼓风机分别进入第二吸附塔，第二吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗；
第一吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行清洗；
真空泵对第一吸附塔抽真空，进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第四吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第四吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第五吸附塔，第五吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行清洗，第四吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第四吸附塔抽真空，进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，同阶段第二吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第二吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第三吸附塔，第三吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行清洗，同阶段第二吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，同阶段真空泵对第二吸附塔抽真空，进行真空解吸，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧。
重复以上步骤，周期性切换，使设备能够平稳产氧。制得合格产品氧气，再经氧气压缩机压缩后，符合用户要求的氧气压力即可送往用气点。
上述流程中，在清洗阶段时，利用氧气缓冲罐中的产品氧来清洗，氧气浓度高，清洗效果好。在充压阶段时，第二均压罐V2中的贫氧气体首先被用来充压，让贫氧气体在吸附塔底部进行再次吸附；紧接着第一均压罐V1中的富氧气体再进行充压，回收这部分富氧气体。鼓风机充压之前，利用均压罐收集的顺放气体提对吸附塔进行升压，能够减小对分子筛的冲击力，延长分子筛的使用寿命，提高氧气收率。各个吸附塔之间独立性比较强，贫氧气体被均压罐收集，用于吸附塔清洗和充压。逆向充压是由均压罐收集的气体和大气充压共同完成的，减少了对分子筛的冲击力，节约成本，提高氧气收率。用两种不同纯度的气体对吸附塔进行吹扫。提高氧气浓度，消除纯度波动。清洗和充压步骤能有效减少死体积内残余空气，提高产品回收率、保存容纳在吸附塔内气体中的机械能、降低能耗。在进行上述步骤时，需要两个吸附塔进行吸附，两个吸附塔进行真空解吸步骤，两个鼓风机分别对两个吸附塔进行吸附，两个真空泵分别对两个吸附塔进行真空解吸等操作。
上述五塔低压吸附真空解吸制备氧气装置中，五个吸附塔相互独立，利用均压罐收集贫氧气体来进行清洗，利用均压罐和大气同时对吸附塔进行充压，与传统VPSA制氧装置相比，最大特点是设置两个均压罐，将顺向放压的气体进行收集和区分，提高氧气利用率，该装置氧气浓度能达到80%～93%，氧气收率70%~80%，实现10%~20%的氧气生产率改进。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置，其特征在于，包括2个鼓风机、2个真空泵、5个吸附塔、2个均压罐和氧气缓冲罐，其中5个吸附塔的进口相连，并连接到2个鼓风机和2个真空泵，5个吸附塔的出口相连，并连接到氧气缓冲罐，5个吸附塔通过管道分别都与2个均压罐连接，其中，
2个鼓风机用于将原料空气压缩后通过管道输入5个吸附塔；
2个真空泵用于抽取5个吸附塔内的气体；
5个吸附塔用于吸附产氧、顺向放压、真空解吸、清洗和充压，输出富氧气体到第一均压罐，输出贫氧气体到第二均压罐，输出氧气到氧气缓冲罐；
第一均压罐用于存储从5个吸附塔输入的富氧气体，并输出给5个吸附塔进行充压；
第二均压罐用于存储从5个吸附塔输入的贫氧气体，并输出给5个吸附塔进行充压；
氧气缓冲罐用于收集从5个吸附塔输入的氧气，并输出给5个吸附塔进行清洗。
2.根据权利要求1所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置，其特征在于，还包括41个阀门。
3.根据权利要求2所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置，其特征在于，所述41个阀门是气动切换阀。
4.根据权利要求2所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置，其特征在于，还包括5个止回阀，5个止回阀的一端分别连通5个吸附塔，另一端连通氧气缓冲罐。
5.根据权利要求4所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的装置，其特征在于，还包括可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器用于输出电信号控制阀门。
6.一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
原料空气经过2个鼓风机分别进入第一吸附塔和第三吸附塔，第一吸附塔和第三吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，同阶段真空泵对第二吸附塔抽真空，进行真空解吸，第四吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第五吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第五吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行清洗，第五吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第五吸附塔抽真空，进行真空解吸；
第一吸附塔和第三吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，真第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第三吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第三吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第四吸附塔，第四吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔继续进行清洗，第三吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第三吸附塔抽真空，进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔继续吸附产氧，同阶段第二吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行真空解吸；
第一吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第一吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，同阶段原料空气经过鼓风机分别进入第二吸附塔，第二吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗；
第一吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔继续进行清洗；
真空泵对第一吸附塔抽真空，进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行真空解吸，第四吸附塔继续进行吸附产氧，第五吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，第四吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第四吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第五吸附塔，第五吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔继续进行清洗，第四吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，真空泵对第四吸附塔抽真空，进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行真空解吸，同阶段第二吸附塔继续进行吸附产氧，第三吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从氧气缓冲罐获得氧气进行清洗，同阶段第二吸附塔吸附剂饱和，鼓风机停止，第二吸附塔将其中的富氧气体顺放至第一均压罐，原料空气经过鼓风机进入第三吸附塔，第三吸附塔进行吸附，获得氧气输送给氧气缓冲罐，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔继续进行清洗，同阶段第二吸附塔将其中的贫氧气体顺放至第二均压罐，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从第二均压罐获得贫氧气体进行充压，并利用大气充压，同阶段真空泵对第二吸附塔抽真空，进行真空解吸，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧；
第一吸附塔从第一均压罐获得富氧气体进行充压，并利用大气充压，同阶段第二吸附塔继续进行真空解吸，第三吸附塔继续进行吸附产氧，第四吸附塔继续进行真空解吸，第五吸附塔继续进行吸附产氧。
7.根据权利要求6所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的方法，其特征在于，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔进行吸附时，气压范围为40千帕到50千帕；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔完成顺放时，气压范围为20千帕到25千帕；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔进行真空解吸时，气压范围为-40千帕到-50千帕；第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔完成充压时，气压范围为0千帕到10千帕。
8.根据权利要求7所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的方法，其特征在于，富氧气体的氧气浓度为80%到90%，贫氧气体的氧气浓度为60%到70%。
9.根据权利要求6所述的一种五塔低压吸附真空解吸制备氧气的方法，其特征在于，第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔和第五吸附塔中的吸附剂是三氧化二铝、13X分子筛、锂分子筛和/或沸石分子筛。
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