CN113582139A - 一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统及其方法，属于臭氧分离技术领域。它包括进气管路、N组吸附塔、氧气吹扫管路和出气管路；所述进气管路用于通入含臭氧的混合气体；每个所述的吸附塔均包括吸附塔端口Ⅰ和吸附塔端口Ⅱ；所述吸附塔端口Ⅰ与进气管路相连，且相连的管路上设有阀门；所述N≥1；在每组所述的吸附塔中至少包括吸附塔A和吸附塔B；所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅰ与进气管路相连，所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅱ通过氧气吹扫管路与吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ相连；所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅰ与出气管路相连，所述出气管路上设有真空泵。本发明能够回收氧气65％以上，将产气的臭氧浓度提升至50％以上。

Description

一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统及其方法

技术领域

本发明属于臭氧分离技术领域，更具体地说，涉及一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统及其方法。

背景技术

臭氧氧化技术因氧化性强、反应速度快、通常情况下无二次污染等优点，在饮用水、市政污水、工业废水处理、食品加工及海产品加工等方面逐渐广泛应用，且装机容量越来越大。臭氧的制取一般采用高频放电法，为了提高放电效率延长臭氧发生器的使用寿命，一般要求氧气浓度达到95％以上，露点温度低于-60℃。工业上一般采用深冷法制取的浓度为99.9％的液氧或者现场PSA、VPSA法制取的浓度为93％左右的氧气作为臭氧发生器的原料气。但受限于目前臭氧发生技术，氧气的有效利用率仅为10％左右，90％左右的氧气和臭氧一起进入后端的溶气，不仅大大增加了用氧成本，而且增加了溶气难度。

经检索，中国发明专利201680091548.9公开了一种通过将混合物进料到至少一个含有用于吸附臭氧的吸附剂材料的吸附床中来从氧气和臭氧的混合物中分离臭氧的方法；所述吸附床可以是连续吸附循环中的四个吸附床之一，通过将未吸附的氧气与补充氧气一起再循环到臭氧发生器中或将其用作吹扫气体来生产臭氧；外部吹扫气体用于将臭氧解吸到消费者流程中；有四个床的情况下，大多数时候，两个床处于吸附模式，而另外两个床处于再生/生产模式。该专利虽然能够利用未吸附的氧气与补充氧气对吸附塔中的臭氧进行再次吹扫，但是由于没有采用真空脱附，无法提高臭氧浓度、吹扫气体用量较大，而且该专利中的臭氧分离系统在一个周期的不同阶段回用氧气量不同，需要对氧压机进行比较精细的调节，臭氧浓度波动大。

又如中国发明专利201710659064.6公开的一种三塔真空变压吸附制氧系统，该专利对应于每个吸附塔设置相应的产品气过渡罐，吸附塔每次吸附产氧过程产出的产品气前段高氧浓部分进入产品气缓冲罐作为制氧系统产品气，后段低氧浓部分在产品气过渡罐内按照其产出的氧气浓度梯度驻留，相应吸附塔转入产品气升压步骤时，作为产品气升压气回流吸附塔升压。该专利利用了产氧过程的产品气作为制氧系统产品起，提高了产品气氧浓度、吸附剂使用效率、系统氧气回收率，但是并未提及臭氧，也无法将其应用于臭氧发生系统中制备高浓度臭氧混合气体。

因此，目前亟需设计一种氧气利用率高、产气中臭氧浓度高的臭氧发生系统或方法。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中臭氧发生系统或方法的氧气利用率低、产气中臭氧浓度低且臭氧浓度波动大的问题，本发明提供一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统及其方法；通过合理设置氧气吹扫管路及其与其他管路的连接关系，以及与其相连的吸附塔，从而有效解决氧气利用率低、产气中臭氧浓度低且臭氧浓度波动大的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，包括进气管路、N组吸附塔、氧气吹扫管路和出气管路；所述进气管路用于通入含臭氧的混合气体；每个所述的吸附塔均包括吸附塔端口Ⅰ和吸附塔端口Ⅱ；所述吸附塔端口Ⅰ与进气管路相连，且相连的管路上设有阀门；所述N≥1；在每组所述的吸附塔中至少包括吸附塔A和吸附塔B；所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅰ与进气管路相连，所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅱ通过氧气吹扫管路与吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ相连；所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅰ与出气管路相连，所述出气管路上设有真空泵，所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ与空气管路相连；本发明中的真空泵与传统臭氧分离系统使用的真空泵有所不同，本发明的真空泵包括水环式真空泵或射流泵。

优选地，所述N＝3；所述吸附塔包括第一吸附塔、第二吸附塔、第三吸附塔、第四吸附塔、第五吸附塔、第六吸附塔。

优选地，所述出气管路上设有出气阀门和真空泵；所述出气管路分别与第一吸附塔端口Ⅰ、第二吸附塔端口Ⅰ、第三吸附塔端口Ⅰ、第四吸附塔端口Ⅰ、第五吸附塔端口Ⅰ、第六吸附塔端口Ⅰ相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅱ、第二吸附塔阀门Ⅱ、第三吸附塔阀门Ⅱ、第四吸附塔阀门Ⅱ、第五吸附塔阀门Ⅱ、第六吸附塔阀门Ⅱ。

优选地，所述进气管路上设有进气阀门；所述进气管路分别与第一吸附塔端口Ⅰ、第二吸附塔端口Ⅰ、第三吸附塔端口Ⅰ、第四吸附塔端口Ⅰ、第五吸附塔端口Ⅰ、第六吸附塔端口Ⅰ相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅰ、第二吸附塔阀门Ⅰ、第三吸附塔阀门Ⅰ、第四吸附塔阀门Ⅰ、第五吸附塔阀门Ⅰ、第六吸附塔阀门Ⅰ。

优选地，所述第一吸附塔端口Ⅱ通过第一氧气吹扫管路与第二吸附塔端口Ⅱ相连，所述第三吸附塔端口Ⅱ通过第二氧气吹扫管路与第四吸附塔端口Ⅱ相连，所述第五吸附塔端口Ⅱ通过第三氧气吹扫管路与第六吸附塔端口Ⅱ相连；所述第一氧气吹扫管路上设有第一吹扫阀门，所述第二氧气吹扫管路上设有第二吹扫阀门，所述第三氧气吹扫管路上设有第三吹扫阀门。

优选地，还包括排气管路；所述排气管路分别与第一吸附塔端口Ⅱ、第二吸附塔端口Ⅱ、第三吸附塔端口Ⅱ、第四吸附塔端口Ⅱ、第五吸附塔端口Ⅱ、第六吸附塔端口Ⅱ相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅲ、第二吸附塔阀门Ⅲ、第三吸附塔阀门Ⅲ、第四吸附塔阀门Ⅲ、第五吸附塔阀门Ⅲ、第六吸附塔阀门Ⅲ；

优选地，所述空气管路的进气端为空气进口端；所述空气管路上设有空气压缩机，空气压缩机用于将空气泵入臭氧分离变压吸附系统；所述空气管路分别与第一吸附塔端口Ⅱ、第二吸附塔端口Ⅱ、第三吸附塔端口Ⅱ、第四吸附塔端口Ⅱ、第五吸附塔端口Ⅱ、第六吸附塔端口Ⅱ相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅳ、第二吸附塔阀门Ⅳ、第三吸附塔阀门Ⅳ、第四吸附塔阀门Ⅳ、第五吸附塔阀门Ⅳ、第六吸附塔阀门Ⅳ。本发明的臭氧分离系统还能够避免空气吹扫在吸附塔中残留的氮气影响回用氧气的浓度，空气吹扫所残留的氮气能够通过氧气吹扫与高浓度臭氧一同由出气管路排出供后端使用，既解决了氮气的残留问题，又保证了出气的臭氧浓度。

优选地，还包括液氧罐和臭氧发生器；所述液氧罐包括液氧输出端；所述臭氧发生器包括发生器输入端和发生器输出端，所述发生器输入端通过气化器与液氧输出端相连，所述发生器输出端与进气管路相连；所述吸附塔端口Ⅱ与发生器输入端相连，且相连的管路上设有氧气压缩机。

优选地，还包括备用管路，备用管路将进气管路与出气管路相连，所述备用管路上设有备用阀门；所述出气管路的出气端设有总出气阀门。

本发明的一种臭氧分离变压吸附方法，基于本发明中所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，对每组吸附塔进行循环操作，所述循环操作中每一次循环包括操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ和操作Ⅳ；所述操作Ⅰ为：将含臭氧的混合气体通过进气管路从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔A中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；所述操作Ⅱ为：所述吸附塔A继续操作Ⅰ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；所述操作Ⅲ为：将含臭氧的混合气体通过进气管路从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔B中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；所述操作Ⅳ为：所述吸附塔B继续操作Ⅲ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；每个所述吸附塔的单次循环中各操作顺序相同；所述操作Ⅱ与操作Ⅳ的时间相同。

优选地，所述吸附塔设置有6个；每次循环操作的周期为T＝2min～6min，所述每次循环中按时间顺序依次进行时间为

的操作Ⅰ、

的操作Ⅱ、

操作Ⅲ和

的操作Ⅳ；每组吸附塔的单次循环操作开始时间相对于上一组吸附塔延迟

优选地，所述吸附塔A包括第一吸附塔，所述吸附塔B包括第二吸附塔；所述第一吸附塔和第二吸附塔的单次循环具体操作步骤为：

(1)打开第一吸附塔阀门Ⅰ、第一吸附塔阀门Ⅲ、第二吸附塔阀门Ⅱ和第二吸附塔阀门Ⅳ，关闭第一吸附塔和第二吸附塔的其余阀门以及第一吹扫阀门，进行操作Ⅰ；

(2)打开第一吸附塔阀门Ⅰ、第二吸附塔阀门Ⅱ和第一吹扫阀门，关闭第一吸附塔和第二吸附塔的其余阀门，进行操作Ⅱ；

(3)打开第二吸附塔阀门Ⅰ、第二吸附塔阀门Ⅲ、第一吸附塔阀门Ⅱ和第一吸附塔阀门Ⅳ，关闭第一吸附塔和第二吸附塔的其余阀门以及第一吹扫阀门，进行操作Ⅲ；

(4)打开第二吸附塔阀门Ⅰ、第一吸附塔阀门Ⅱ和第一吹扫阀门，关闭第一吸附塔和第二吸附塔的其余阀门，进行操作Ⅳ。这里仅以第一吸附塔和第二吸附塔为例，其余吸附塔的操作步骤类似，主要区别在于开关的具体阀门不同，其余吸附塔开关的具体阀门与第一吸附塔和第二吸附塔的阀门位置相对应，例如：第一吸附塔阀门Ⅱ与第三吸附塔阀门Ⅱ、第五吸附塔阀门Ⅱ对应，第二吸附塔阀门Ⅱ与第四吸附塔阀门Ⅱ、第六吸附塔阀门Ⅱ对应。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，包括进气管路、3N组吸附塔、氧气吹扫管路和出气管路；所述进气管路用于通入含臭氧的混合气体；每个所述的吸附塔均包括吸附塔端口Ⅰ和吸附塔端口Ⅱ；所述吸附塔端口Ⅰ与进气管路相连，且相连的管路上设有阀门；所述N≥1；在每组所述的吸附塔中至少包括吸附塔A和吸附塔B；所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅰ与进气管路相连，所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅱ通过氧气吹扫管路与吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ相连；所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅰ与出气管路相连，所述出气管路上设有真空泵，所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ与空气管路相连；通过上述设置，与进气管路相连的吸附塔可以对通入的含臭氧混合气体进行吸附，吸附后的臭氧能够被存储在吸附塔中，当吸附塔B完成吸附并需要解吸臭氧时，可以利用吸附塔A的吸附过程产生的氧气通过氧气吹扫管路对吸附塔B中的臭氧进行吹扫，同时利用出气管路上的真空泵对吸附塔B中的臭氧进行负压解吸，在本发明的真空泵作用下能够保证解吸臭氧的温度几乎不变，避免了臭氧的分解，从而将吹扫出的高浓度臭氧混合气体由出气管路排出供后端使用，有效提升了臭氧分离变压吸附系统产气中的臭氧浓度，另外氧气的吹扫还能将空气吹扫在吸附塔中残留的氮气排出，提升回用氧气的浓度；因此，本发明的臭氧发生系统能够利用其他吸附塔的产生的氧气对需要解吸臭氧的吸附塔进行吹扫，同时利用本发明的真空泵对吸附塔内的臭氧进行解吸，在两者的共同作用下最终可以回收氧气65％以上，将产气的臭氧浓度提升至50％以上，节省了溶气成本并提高了效率。

(2)本发明的一种臭氧分离变压吸附方法，基于本发明中所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，对每组吸附塔进行循环操作，所述循环操作中每一次循环包括操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ和操作Ⅳ；所述操作Ⅰ为：将含臭氧的混合气体通过进气管路从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔A中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；所述操作Ⅱ为：所述吸附塔A继续操作Ⅰ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；所述操作Ⅲ为：将含臭氧的混合气体通过进气管路从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔B中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；所述操作Ⅳ为：所述吸附塔B继续操作Ⅲ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路排出供使用；每个所述吸附塔的单次循环中各操作顺序相同；所述操作Ⅱ与操作Ⅳ的时间相同；通过上述方法，能够将本发明臭氧发生系统中各组吸附塔的循环操作进行匹配，使其与本发明的臭氧分离变压吸附系统无缝衔接，可以持续利用其他吸附塔吸附过程产生的氧气对目标吸附塔中的臭氧进行吹扫，从而连续不断的产出高浓度的臭氧混合气体供后端使用。

附图说明

图1为本发明的臭氧分离变压吸附系统示意图Ⅰ；

图2为本发明的臭氧分离变压吸附系统示意图Ⅱ；

图3为本发明中各吸附塔的状态图。

图中：

100、第一吸附塔；101、第一吸附塔端口Ⅰ；102、第一吸附塔端口Ⅱ；110、第一吸附塔阀门Ⅰ；120、第一吸附塔阀门Ⅱ；130、第一吸附塔阀门Ⅲ；140、第一吸附塔阀门Ⅳ；

200、第二吸附塔；201、第二吸附塔端口Ⅰ；202、第二吸附塔端口Ⅱ；210、第二吸附塔阀门Ⅰ；220、第二吸附塔阀门Ⅱ；230、第二吸附塔阀门Ⅲ；240、第二吸附塔阀门Ⅳ；

300、第三吸附塔；301、第三吸附塔端口Ⅰ；302、第三吸附塔端口Ⅱ；310、第三吸附塔阀门Ⅰ；320、第三吸附塔阀门Ⅱ；330、第三吸附塔阀门Ⅲ；340、第三吸附塔阀门Ⅳ；

400、第四吸附塔；401、第四吸附塔端口Ⅰ；402、第四吸附塔端口Ⅱ；410、第四吸附塔阀门Ⅰ；420、第四吸附塔阀门Ⅱ；430、第四吸附塔阀门Ⅲ；440、第四吸附塔阀门Ⅳ；

500、第五吸附塔；501、第五吸附塔端口Ⅰ；502、第五吸附塔端口Ⅱ；510、第五吸附塔阀门Ⅰ；520、第五吸附塔阀门Ⅱ；530、第五吸附塔阀门Ⅲ；540、第五吸附塔阀门Ⅳ；

600、第六吸附塔；601、第六吸附塔端口Ⅰ；602、第六吸附塔端口Ⅱ；610、第六吸附塔阀门Ⅰ；620、第六吸附塔阀门Ⅱ；630、第六吸附塔阀门Ⅲ；640、第六吸附塔阀门Ⅳ；

710、第一氧气吹扫管路；711、第一吹扫阀门；720、第二氧气吹扫管路；721、第二吹扫阀门；730、第三氧气吹扫管路；731、第三吹扫阀门；

810、液氧罐；811、液氧输出端；820、臭氧发生器；821、发生器输入端；822、发生器输出端；830、氧气压缩机；

910、进气管路；911、进气阀门；920、出气管路；921、真空泵；922、出气阀门；923、总出气阀门；930、备用管路；931、备用阀门；940、排气管路；950、空气管路；951、空气压缩机；952、空气进口端。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例，其中本发明的特征由附图标记标识。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1～2所示，本实施例提供一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，包括空气管路950、排气管路940、进气管路910、3组吸附塔、氧气吹扫管路和出气管路920；所述进气管路910用于通入含臭氧的混合气体；每个所述的吸附塔均包括吸附塔端口Ⅰ和吸附塔端口Ⅱ；所述吸附塔端口Ⅰ与进气管路910相连，且相连的管路上设有阀门；在每组所述的吸附塔中至少包括吸附塔A和吸附塔B；所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅰ与进气管路910相连，所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅱ通过氧气吹扫管路与吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ相连，所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅰ与出气管路920相连；所述吸附塔包括第一吸附塔100、第二吸附塔200、第三吸附塔300、第四吸附塔400、第五吸附塔500、第六吸附塔600。本实施例中的各吸附塔、管路及阀门均由耐臭氧腐蚀的316L材料制成，所述吸附塔内装填可对臭氧进行选择性吸附的专用分子筛，该分子筛稳定性强不会与臭氧及氧气发生反应。

需要说明的是，本实施例中的吸附塔A和吸附塔B是指在某一时间时不同连接方式或运行方式吸附塔的分类，而并不代表吸附塔A在任意时刻始终是吸附塔A；例如，如图3所示，在

时间段内，所述吸附塔A包括第一吸附塔100，所述吸附塔B包括第二吸附塔200，而在

时间段内，所述吸附塔A包括第二吸附塔200，所述吸附塔B包括第一吸附塔100；其余组的吸附塔情况以此类推。

在本实施例中，所述出气管路920上设有出气阀门922和真空泵921，本实施例中的真空泵921采用水环式真空泵；所出气管路920述分别与第一吸附塔端口Ⅰ101、第二吸附塔端口Ⅰ201、第三吸附塔端口Ⅰ301、第四吸附塔端口Ⅰ401、第五吸附塔端口Ⅰ501、第六吸附塔端口Ⅰ601相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅱ120、第二吸附塔阀门Ⅱ220、第三吸附塔阀门Ⅱ320、第四吸附塔阀门Ⅱ420、第五吸附塔阀门Ⅱ520、第六吸附塔阀门Ⅱ620。

所述进气管路910上设有进气阀门911；所述进气管路910分别与第一吸附塔端口Ⅰ101、第二吸附塔端口Ⅰ201、第三吸附塔端口Ⅰ301、第四吸附塔端口Ⅰ401、第五吸附塔端口Ⅰ501、第六吸附塔端口Ⅰ601相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅰ110、第二吸附塔阀门Ⅰ210、第三吸附塔阀门Ⅰ310、第四吸附塔阀门Ⅰ410、第五吸附塔阀门Ⅰ510、第六吸附塔阀门Ⅰ610。

所述第一吸附塔端口Ⅱ102通过第一氧气吹扫管路710与第二吸附塔端口Ⅱ202相连，所述第三吸附塔端口Ⅱ302通过第二氧气吹扫管路720与第四吸附塔端口Ⅱ402相连，所述第五吸附塔端口Ⅱ502通过第三氧气吹扫管路730与第六吸附塔端口Ⅱ602相连；所述第一氧气吹扫管路710上设有第一吹扫阀门711，所述第二氧气吹扫管路720上设有第二吹扫阀门721，所述第三氧气吹扫管路730上设有第三吹扫阀门731。

所述排气管路940分别与第一吸附塔端口Ⅱ102、第二吸附塔端口Ⅱ202、第三吸附塔端口Ⅱ302、第四吸附塔端口Ⅱ402、第五吸附塔端口Ⅱ502、第六吸附塔端口Ⅱ602相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅲ130、第二吸附塔阀门Ⅲ230、第三吸附塔阀门Ⅲ330、第四吸附塔阀门Ⅲ430、第五吸附塔阀门Ⅲ530、第六吸附塔阀门Ⅲ630；

所述空气管路950的进气端为空气进口端952，另外解吸用空气在进入吸附塔前应进行过滤除尘及干燥，露点温度达到-65℃以下；所述空气管路950上设有空气压缩机951，空气压缩机951用于将空气泵入臭氧发生系统；所述空气管路950分别与第一吸附塔端口Ⅱ102、第二吸附塔端口Ⅱ202、第三吸附塔端口Ⅱ302、第四吸附塔端口Ⅱ402、第五吸附塔端口Ⅱ502、第六吸附塔端口Ⅱ602相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅳ140、第二吸附塔阀门Ⅳ240、第三吸附塔阀门Ⅳ340、第四吸附塔阀门Ⅳ440、第五吸附塔阀门Ⅳ540、第六吸附塔阀门Ⅳ640。

还包括液氧罐810和臭氧发生器820；所述液氧罐810包括液氧输出端811；所述臭氧发生器820包括发生器输入端821和发生器输出端822，所述发生器输入端821与液氧输出端811相连，所述发生器输出端822与进气管路910相连；所述吸附塔端口Ⅱ与发生器输入端821相连，且相连的管路上设有氧气压缩机830，氧气压缩机830前设置臭氧破坏器及应急排放管路；还包括备用管路930，备用管路930将进气管路910与出气管路920相连，所述备用管路930上设有备用阀门931；所述出气管路920的出气端设有总出气阀门923；所述备用管路930可以在系统需要维修时可随时将吸附塔切出，恢复原有液氧系统，保证臭氧的持续产出。

本实施例还提供一种臭氧分离变压吸附方法，基于本实施例中所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，对每组吸附塔进行循环操作，如图3所示，每次循环操作的周期为T＝4min；所述循环操作中每一次循环包括操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ和操作Ⅳ；这里以第一吸附塔100为例：

(1)操作Ⅰ：打开第一吸附塔阀门Ⅰ110、第一吸附塔阀门Ⅲ130、第二吸附塔阀门Ⅱ220和第二吸附塔阀门Ⅳ240，关闭第一吸附塔100和第二吸附塔200的其余阀门以及第一吹扫阀门711，将含臭氧的混合气体通过进气管路910从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔A中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路950从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路920排出供使用；运行时间为

(2)操作Ⅱ：打开第一吸附塔阀门Ⅰ110、第二吸附塔阀门Ⅱ220和第一吹扫阀门711，关闭第一吸附塔100和第二吸附塔200的其余阀门，所述吸附塔A继续操作Ⅰ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路920排出供使用；运行时间为

(3)操作Ⅲ：打开第二吸附塔阀门Ⅰ210、第二吸附塔阀门Ⅲ230、第一吸附塔阀门Ⅱ120和第一吸附塔阀门Ⅳ140，关闭第一吸附塔100和第二吸附塔200的其余阀门以及第一吹扫阀门711，将含臭氧的混合气体通过进气管路910从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔B中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路950从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路920排出供使用；运行时间为

(4)操作Ⅳ：打开第二吸附塔阀门Ⅰ210、第一吸附塔阀门Ⅱ120和第一吹扫阀门711，关闭第一吸附塔100和第二吸附塔200的其余阀门，所述吸附塔B继续操作Ⅲ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路920排出供使用；运行时间为

每个所述吸附塔的单次循环中各操作顺序相同；所述操作Ⅱ与操作Ⅳ的时间相同。

上述(1)～(4)步骤仅以第一吸附塔100和第二吸附塔200为例，对于其余组的吸附塔操作流程类似，每个所述吸附塔的单次循环中各操作顺序相同；所述操作Ⅱ与操作Ⅳ的时间相同；主要区别在于，每组吸附塔的单次循环操作开始时间相对于上一个吸附塔延迟

因此，若将每一组吸附塔的运行时间进行对比，每一组吸附塔均包括操作Ⅰ～Ⅳ，只是后一组吸附塔相对于前一组吸附塔延迟

在本实施例中第三吸附塔(300)和第四吸附塔(400)为第一吸附塔(100)和第二吸附塔(200)为的后一组吸附塔，其余类似，而延迟

应当理解为延迟

或者理解为提前

n为任意整数；若是将某一时刻的6个吸附塔的运行状态进行对比可以看到，在任意时刻均有吸附塔在进行操作Ⅱ与操作Ⅳ，这说明在任意时刻均有其他吸附塔操作Ⅱ吹扫产生的氧气对目标吸附塔进行吹扫，从而利用目标吸附塔的操作Ⅳ产生更高浓度的臭氧混合气体，因此横观整个时间轴，本发明实现了连续不断的氧气吹扫产生高浓度臭氧。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。“浓度、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。”

Claims (10)

1.一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，包括进气管路(910)、N组吸附塔、氧气吹扫管路、空气管路(950)和出气管路(920)；所述进气管路(910)用于通入含臭氧的混合气体；每个所述的吸附塔均包括吸附塔端口Ⅰ和吸附塔端口Ⅱ；所述吸附塔端口Ⅰ与进气管路(910)相连，且相连的管路上设有阀门；所述N≥1；

在每组所述的吸附塔中至少包括吸附塔A和吸附塔B；所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅰ与进气管路(910)相连，所述吸附塔A的吸附塔端口Ⅱ通过氧气吹扫管路与吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ相连；所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅰ与出气管路(920)相连，所述出气管路(920)上设有真空泵(921)，所述吸附塔B的吸附塔端口Ⅱ与空气管路(950)相连。

2.根据权利要求1所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，所述N＝3；所述吸附塔包括第一吸附塔(100)、第二吸附塔(200)、第三吸附塔(300)、第四吸附塔(400)、第五吸附塔(500)、第六吸附塔(600)。

3.根据权利要求2所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，所述出气管路(920)上设有出气阀门(922)；所述出气管路(920)分别与第一吸附塔端口Ⅰ(101)、第二吸附塔端口Ⅰ(201)、第三吸附塔端口Ⅰ(301)、第四吸附塔端口Ⅰ(401)、第五吸附塔端口Ⅰ(501)、第六吸附塔端口Ⅰ(601)相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅱ(120)、第二吸附塔阀门Ⅱ(220)、第三吸附塔阀门Ⅱ(320)、第四吸附塔阀门Ⅱ(420)、第五吸附塔阀门Ⅱ(520)、第六吸附塔阀门Ⅱ(620)。

4.根据权利要求2所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，所述进气管路(910)上设有进气阀门(911)；所述进气管路(910)分别与第一吸附塔端口Ⅰ(101)、第二吸附塔端口Ⅰ(201)、第三吸附塔端口Ⅰ(301)、第四吸附塔端口Ⅰ(401)、第五吸附塔端口Ⅰ(501)、第六吸附塔端口Ⅰ(601)相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅰ(110)、第二吸附塔阀门Ⅰ(210)、第三吸附塔阀门Ⅰ(310)、第四吸附塔阀门Ⅰ(410)、第五吸附塔阀门Ⅰ(510)、第六吸附塔阀门Ⅰ(610)。

5.根据权利要求2所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，所述第一吸附塔端口Ⅱ(102)通过第一氧气吹扫管路(710)与第二吸附塔端口Ⅱ(202)相连，所述第三吸附塔端口Ⅱ(302)通过第二氧气吹扫管路(720)与第四吸附塔端口Ⅱ(402)相连，所述第五吸附塔端口Ⅱ(502)通过第三氧气吹扫管路(730)与第六吸附塔端口Ⅱ(602)相连；所述第一氧气吹扫管路(710)上设有第一吹扫阀门(711)，所述第二氧气吹扫管路(720)上设有第二吹扫阀门(721)，所述第三氧气吹扫管路(730)上设有第三吹扫阀门(731)。

6.根据权利要求1所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，还包括排气管路(940)；所述排气管路(940)分别与第一吸附塔端口Ⅱ(102)、第二吸附塔端口Ⅱ(202)、第三吸附塔端口Ⅱ(302)、第四吸附塔端口Ⅱ(402)、第五吸附塔端口Ⅱ(502)、第六吸附塔端口Ⅱ(602)相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅲ(130)、第二吸附塔阀门Ⅲ(230)、第三吸附塔阀门Ⅲ(330)、第四吸附塔阀门Ⅲ(430)、第五吸附塔阀门Ⅲ(530)、第六吸附塔阀门Ⅲ(630)；

所述空气管路(950)的进气端为空气进口端(952)；所述空气管路(950)上设有空气压缩机(951)，空气压缩机(951)用于将空气泵入臭氧分离变压吸附系统；所述空气管路(950)分别与第一吸附塔端口Ⅱ(102)、第二吸附塔端口Ⅱ(202)、第三吸附塔端口Ⅱ(302)、第四吸附塔端口Ⅱ(402)、第五吸附塔端口Ⅱ(502)、第六吸附塔端口Ⅱ(602)相连，且相连的管路上分别设有第一吸附塔阀门Ⅳ(140)、第二吸附塔阀门Ⅳ(240)、第三吸附塔阀门Ⅳ(340)、第四吸附塔阀门Ⅳ(440)、第五吸附塔阀门Ⅳ(540)、第六吸附塔阀门Ⅳ(640)。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，还包括液氧罐(810)和臭氧发生器(820)；所述液氧罐(810)包括液氧输出端(811)；所述臭氧发生器(820)包括发生器输入端(821)和发生器输出端(822)，所述发生器输入端(821)通过气化器与液氧输出端(811)相连，所述发生器输出端(822)与进气管路(910)相连；所述吸附塔端口Ⅱ与发生器输入端(821)相连，且相连的管路上设有氧气压缩机(830)；

和/或还包括备用管路(930)，备用管路(930)将进气管路(910)与出气管路(920)相连，所述备用管路(930)上设有备用阀门(931)；所述出气管路(920)的出气端设有总出气阀门(923)。

8.一种臭氧分离变压吸附方法，基于权利要求1～7任一项所述的一种空气氧气交替吹扫式臭氧分离变压吸附系统，其特征在于，对每组吸附塔进行循环操作，所述循环操作中每一次循环包括操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ和操作Ⅳ；

所述操作Ⅰ为：将含臭氧的混合气体通过进气管路(910)从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔A中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路(950)从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路(920)排出供使用；

所述操作Ⅱ为：所述吸附塔A继续操作Ⅰ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔B中，对吸附塔B内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路(920)排出供使用；

所述操作Ⅲ为：将含臭氧的混合气体通过进气管路(910)从吸附塔端口Ⅰ通入吸附塔B中，将混合气体中的臭氧进行吸附；同时将空气通过空气管路(950)从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内臭氧吸附饱和分子筛进行吹扫，吹扫的出气由出气管路(920)排出供使用；

所述操作Ⅳ为：所述吸附塔B继续操作Ⅲ中的吸附操作，并将其出气通过氧气吹扫管路从吸附塔端口Ⅱ通入吸附塔A中，对吸附塔A内的臭氧和空气进行吹扫，吹扫的出气由出气管路(920)排出供使用；

每个所述吸附塔的单次循环中各操作顺序相同；所述操作Ⅱ与操作Ⅳ的时间相同。

9.根据权利要求8所述的一种臭氧分离变压吸附方法，其特征在于，所述吸附塔设置有6个；每次循环操作的周期为T，所述每次循环中按时间顺序依次进行时间为

的操作Ⅰ、

的操作Ⅱ、

操作Ⅲ和

的操作Ⅳ；每组吸附塔的单次循环操作开始时间相对于上一组吸附塔延迟

10.根据权利要求9所述的一种臭氧分离变压吸附方法，其特征在于，所述吸附塔A包括第一吸附塔(100)，所述吸附塔B包括第二吸附塔(200)；所述第一吸附塔(100)和第二吸附塔(200)的单次循环具体操作步骤为：

(1)打开第一吸附塔阀门Ⅰ(110)、第一吸附塔阀门Ⅲ(130)、第二吸附塔阀门Ⅱ(220)和第二吸附塔阀门Ⅳ(240)，关闭第一吸附塔(100)和第二吸附塔(200)的其余阀门以及第一吹扫阀门(711)，进行操作Ⅰ；

(2)打开第一吸附塔阀门Ⅰ(110)、第二吸附塔阀门Ⅱ(220)和第一吹扫阀门(711)，关闭第一吸附塔(100)和第二吸附塔(200)的其余阀门，进行操作Ⅱ；

(3)打开第二吸附塔阀门Ⅰ(210)、第二吸附塔阀门Ⅲ(230)、第一吸附塔阀门Ⅱ(120)和第一吸附塔阀门Ⅳ(140)，关闭第一吸附塔(100)和第二吸附塔(200)的其余阀门以及第一吹扫阀门(711)，进行操作Ⅲ；

(4)打开第二吸附塔阀门Ⅰ(210)、第一吸附塔阀门Ⅱ(120)和第一吹扫阀门(711)，关闭第一吸附塔(100)和第二吸附塔(200)的其余阀门，进行操作Ⅳ。

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