[發明專利]一種多重能量轉換回收的節能低噪制氧設備及方法

在審

• 申請號: 202210311916.3
• 申請日: 2022-03-28
• 公開（公告）號: CN114655930A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 張正雄;賀明星;楊柳
• 申請（專利權）人: 張正雄
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 郎祺

本發明涉及一種多重能量轉換回收的真空變壓吸附制取高品質氧氣的制氧設備及方法，較高壓力的粗氧通過粗氧緩沖罐進行緩沖作為后級真空變壓吸附制高品質氧氣設備的原料氣及壓力源，較高壓力的污氮一路通過真空發生器作為后級真空變壓吸附制高品質氧氣設備的真空制造壓縮氣源，二路通過渦流管與換熱器組合分別為前級空氣干燥預處理裝置提供高溫再生氣及對后級粗氧氣源進行冷卻，后級真空變壓吸附制高品質氧氣設備的帶壓干燥尾氣也將輔助空氣干燥預處理裝置進行再生。采用本發明多重能量轉換回收、單壓縮動力源可實現低噪音下真空變壓吸附低能耗制取高品質氧氣，尤其適用于高海拔低氣壓環境下。

技術領域

本發明涉及空氣分離技術領域，尤其涉及一種基于多重能量轉換回收的空氣分離真空變壓吸附制取高品質氧氣的制氧設備和方法。

背景技術

在當前節能降耗及靜音環保的技術發展趨勢下，用戶對于變壓吸附制氧設備提出了更為嚴苛的技術要求，真空變壓吸附空分制氧技術主要依靠吸附分離材料在低壓下對原料氣中的氮組分優先吸附特性和真空解吸來制取氧氣的，真空變壓吸附空分制氧技術相對目前市場上已有空分技術，是低能耗制氧的優選方法。

然而，真空變壓吸附制氧設備由于常規配套羅茨風機及羅茨真空泵作為動力設備，設備噪音大，降噪成本高，處理難度大，其低頻噪音可以大范圍擴散，在設備建設選址上需要優先考慮噪音問題。

此外，高品質氧氣一般無法通過變壓吸附方法一次性獲得，需要多步獲取，專利公開號CN201410053554.8、CN201710160677.5及CN201810014893.3均各自介紹了一種通過多步獲得高純度氧氣的方法，但系統動力設備均超過單臺且流程復雜，對控制系統要求高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述變壓吸附制取氮氣和氧氣的設備和方法的不足，提供一種節能低噪的制取高品質氧氣的設備和方法。

為實現上述目的，第一方面，本發明提供一種多重能量轉換回收的真空變壓吸附制氧設備，包括空氣過濾器、壓縮機、壓縮空氣冷卻凈化系統、氣體干燥凈化系統、渦流管VT、換熱器HE1、粗氧制備系統、粗氧緩沖罐T1、真空發生器VG、高品質氧制備系統、緩沖檢測系統、電磁閥、干燥再生主輔雙管道、帶壓粗氧氣源供給管路、干燥潔凈空氣供給管路；

所述粗氧制備系統一路通過帶壓粗氧氣源供給管路連接高品質氧制備系統，帶壓粗氧氣源供給管路并聯的支路上設有粗氧緩沖罐；另一路通過真空發生器VG、干燥再生主輔雙管道也與高品質氧制備系統相連，前者為高品質氧制備系統提供真空變壓吸附制氧所需要的粗氧壓力源，后者為其提供所需要的真空動力源；

所述粗氧制備系統同時一路通過干燥潔凈空氣供給管路連接氣體干燥凈化系統，另一路通過渦流管VT、干燥再生主輔雙管道也與氣體干燥凈化系統相連，前者接收氣體干燥凈化系統提供的干燥潔凈壓縮空氣，后者為氣體干燥凈化系統提供所需要的熱再生氣，同時來自高品質氧制備系統的泄放氣也通過干燥再生主輔雙管道為其提供所需要的干燥再生氣；所述渦流管VT冷端與換熱器HE1連接作為冷媒，換熱器HE1的熱媒通道位于高品質氧制備系統前端與所述帶壓粗氧氣源供給管路連通，將粗氧壓力源熱媒進行冷卻從而改善設備性能，通過多重能源轉換及回收使得通過單壓縮機CP實現真空變壓吸附制氧工藝的同時，氣體干燥凈化系統實現了零再生氣耗。

優選地，所述氣體干燥凈化系統包括吸附干燥塔A、吸附干燥塔B，兩塔通過入口壓縮空氣管道、再生放空管道、干燥再生主輔雙管道、置換氣管路及干燥潔凈空氣供給管路連接，兩塔間的入口壓縮空氣管道、再生放空管道、干燥再生主輔雙管道、置換氣管路及干燥潔凈空氣供給管路上設置有可通斷閥門；入口壓縮空氣管道內設置調節流量的孔板或者節流閥；再生放空管道與廢氣排空裝置VT1連接，干燥再生主輔雙管道一路與渦流管VT熱排氣端連接，另一路與高品質氧制備系統連接，干燥再生主輔雙管道內設置單向閥及調節流量的孔板或者節流閥，干燥潔凈空氣供給管路一路與儀表連接作為儀表空氣源，另一路與粗氧制備系統連接；所述入口壓縮空氣管道靠近吸附干燥塔A和吸附干燥塔B側的閥門為常開閥。