专利名称：一种制氧设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体分离设备领域，更具体说，是涉及关于分子筛吸 附的气体分离设备。
背景技术：
变压吸附制氧是采用物理吸附的方法，使用的吸附剂是沸石分子筛
(zeolite molecular sieve)。空气中的主要成分是氮气、氧气及其它稀 有气体，它们的分子极性各不相同，其中氮气的极性较氧气的极性要大。 沸石分子筛是一种极性吸附剂，在等温条件下，当吸附压力增加时，它对 氮气的平衡吸附量要比氧气增加很多；当吸附压力减少时，它对氮气的平 衡吸附量比氧气减少很多。利用沸石分子筛的这一特性，可采用加压吸附， 减压解吸循环操作的方法制取氧气。
目前大部分PSA制氧设备都采用两塔吸附的方式对氧气进行分离，均 采用"增压吸附—降压解吸一反吹清洗"的工艺流程，洁净而千燥的压縮 空气经由电磁阀的启闭轮流进入吸附塔内，当压縮空气流入一个吸附塔进 行氮气吸附、输出氧气时，另一个吸附塔则通过降低压力而使沸石分子筛 将吸附的氮气释放，排放到大气中，当塔内的压力降至大气压时，扫气回 路的电磁阀开启将一部分氧气引入进行么反吹洗，促进分子筛的解吸再 生。当吸附床中的分子筛达到最大吸附量之前，通过电磁阀动作将空气切 换到另一吸附床中进行分离，两个吸附塔交替工作，就完成了生产的连续 进行。这样的制氧流程，其制氧时进气和排气都是非连续的，在反吹清洗 阶段，由于需要较大气量使反吹时间过长，不能迅速提高吸附塔中的压力，而导致制备好的氧气没被充分利用，并且还需要为系统配置较大体积的空 气和氧气储罐，该方法的缺点就是操作周期时间长，分离效率低，产品能 耗大。
发明内容
本实用新型的目的是在于提供一种制氧设备，它能克服上述缺陷，极 大提高其制氧分离效率。
本实用新型的目的是这样实现的 一种制氧设备，其包含两个装填有 沸石分子筛的吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A的进气管路设置有单 向电磁阀V4、氮气排放管路设置有单向电磁阀V7、氧气输出管路设置有 止逆阀CV1，所述吸附塔B的进气管路设置有单向电磁阀V5、氮气排放 管路设置有单向电磁阀V8、氧气输出管路设置有止逆阀CV2，各所述氮 气排放管与进气管均连在吸附塔的进气端，各所述氧气输出管连在吸附塔 的出气端，所述制氧设备还包含有第三个装填有沸石分子筛的吸附塔C， 所述吸附塔C的进气管路设置有单向电磁阀V6、氮气排放管路设置有单 向电磁阀V9、氧气输出管路设置有止逆阀CV3;吸附塔A出气端和吸附 塔B出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀VI，吸附塔B出气端 和吸附塔C出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V2，吸附塔C 出气端和吸附塔A出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V3;吸 附塔A、 B、 C的进气管路均接入总进气管路l，吸附塔A、 B、 C的氮气 排放管路均接入总氮气排放管路2;吸附塔A、 B、 C的氧气输出管路均 接入总氧气输出管路3。
所述制氧设备还有设置用导线与上述电磁阀VI至V9电连接的程序 控制器。本实用新型的有益效果是，由于使用了三个分子筛吸附塔，实现制氧 流程进气和排气都是连续的，因而还可以去除气体储罐，能使进气和排气 过程的循环时间周期縮短，提高了吸附剂的利用率，从而提高产氧效率， 降低了产品的能耗，大大降低制氧系统的占地面积与成本。
图1为所述制氧设备的制氧流程图； 图2为所述制氧方法的工作时序图。
具体实施方式
下面以实施例结合附图作分析说明-
如图1所示，本实用新型包含三个装填有沸石分子筛的吸附塔A、吸 附塔B和吸附塔C，在管路上设置有双向电磁阀VI、 V2、 V3和单向电 磁阀V4、 V5、 V6、 V7、 V8、 V9及止逆阀CV1、 CV2、 CV3。
吸附塔A的进气管路设置有单向电磁阀V4，吸附塔B的进气管路设 置有单向电磁阀V5，吸附塔C的进气管路设置有单向电磁阀V6;吸附 塔A、 B、 C的进气管路均接入总进气管路l。
吸附塔A的氮气排放管路设置有单向电磁阀V7，吸附塔B的氮气排 放管路设置有单向电磁阀V8，吸附塔C的氮气排放管路设置有单向电磁 阀V9，吸附塔A、 B、 C的氮气排放管路均接入总氮气排放管路2。
吸附塔A的氧气输出管路设置有止逆阀CV1 ，吸附塔B的氧气输出 管路设置有止逆阀CV2，吸附塔C的氧气输出管路设置有止逆阀CV3， 吸附塔A、 B、 C的氧气输出管路均接入总氧气输出管路3。
各所述氮气排放管与进气管均连在吸附塔的进气端，各所述氧气输出管连在吸附塔的出气端。
吸附塔A出气端和吸附塔B出气端之间设置有扫气增压管路4，扫 气增压管路4上设置有双向电磁阀VI，当电磁阀V1导通时，吸附塔A 和吸附塔B相连通；吸附塔B出气端和吸附塔C出气端之间设置有扫气 增压管路5，扫气增压管路5上设置有双向电磁阀V2，当电磁阀V2导通 时，吸附塔B和吸附塔C相连通；吸附塔C出气端和吸附塔A出气端之 间设置有扫气增压管路6，扫气增压管路6上设置有双向电磁阀V3，当 电磁阀V3导通时，吸附塔C和吸附塔A相连通。
电磁阀VI至V9通过导线与程序控制器电连接。
下面以使用16升的吸附塔、产氧量为5m7hr的制氧设备举例说明其 制氧工艺流程。
如图2所示，横坐标上tl至tl2代表l个周期中各阶段时间，纵坐 标上VI至V9代表电磁阀的启闭状态。
使用上述实施例制氧设备的工艺流程如下干燥压縮空气从总进气管 路1进入，由程序控制器控制电磁阀V1至V9的定时启闭，连续和周期 性地按以下步骤进行制氧
1.流程tl阶段电磁阀V1、 V4、 V9开启，A塔进气，B塔向A塔加压直 至压力平衡，C塔排氮。此时，电磁阀V4开启，吸附塔A的进气管路 导通，压縮空气进入吸附塔A制氧；同时，电磁阀V1开启，吸附塔A 与吸附塔B的扫气增压管路导通，B塔内较高的气压流向A塔进行加 压直到平衡，快速为A塔建立吸附压力，A塔经止逆阀CV1输出氧气； 同时，电磁阀V9开启，吸附塔C的氮气排放管路导通，C塔排出氮气。
本阶段的持续时间tl为2. 5秒。
2. 流程t2阶段电磁阀V2、 V4、 V9开启，A塔继续进气，B塔向C塔反 冲，C塔排氮。此时，电磁阀V4开启，压縮空气继续进入吸附塔A制 氧，经止逆阀CV1输出氧气；同时，电磁阀V9开启，C塔继续排出氮 气至压力接近大气压；同时，电磁阀V2开启，吸附塔B与吸附塔C 的扫气增压管路导通，B塔内较高的气压向C塔进行反冲，将C塔内 部的氮气全部扫出。
本阶段的持续时间t2为6. 7秒。
3. 流程t3阶段电磁阀V2、 V4开启，A塔继续进气，B塔向C塔加压直 至压力平衡。此时，电磁阀V4继续开启，压縮空气继续进入吸附塔A 制氧，经止逆阀CV1输出氧气；电磁阀V9关闭，C塔氮气已排尽并停 止向外排气；同时，电磁阀V2继续开启，B塔气体继续向C塔快速增 压，直至该两塔的压力平衡。 本阶段的持续时间t3为5秒。
4. 流程t4阶段电磁阀V3、 V4、 V8开启，A塔继续进气，A塔向C塔 加压，为C塔建立吸附压力，B塔排氮。此时，电磁阀V4继续开启， 压縮空气继续进入吸附塔A制氧，经止逆阀CV1输出氧气，使A塔达 到工作压力的最高值；同时，电磁阀V8开启，吸附塔B的氮气排放管 路导通，B塔排出氮气；同时，电磁阀V3开启，吸附塔A与吸附塔C 的扫气增压管路导通，A塔内较高的气压向C塔进行加压，快速为C 塔建立吸附压力做准备。本阶段的持续时间t4为3. 3秒。
5. 流程t5阶段电磁阀V3、 V6、 V8开启，C塔进气，A塔向C塔加压直 至压力平衡，B塔排氮。此时，电磁阀V6开启，吸附塔C的进气管路 导通，压縮空气进入吸附塔C制氧；同时，电磁阀V3开启，吸附塔C 与吸附塔A的扫气增压管路导通，A塔内较高的气压继续向C塔进行 加压直到平衡，快速为C塔建立吸附压力，C塔经止逆阀CV3输出氧 气；同时，电磁阀V8开启，吸附塔B的氮气排放管路导通，B塔排 出氮气。
本阶段的持续时间t5为2. 5秒。
6. 流程t6阶段电磁阀V1、 V6、 V8开启，C塔继续进气，A塔向B塔反 冲，B塔排氮。此时，电磁阀V6开启，压縮空气继续进入吸附塔C制 氧，经止逆阀CV3输出氧气；同时，电磁阀V8开启，B塔继续排出氮 气至压力接近大气压；同时，电磁阀V1开启，吸附塔A与吸附塔B 的扫气增压管路导通，A塔内较高的气压向B塔进行反冲，将B塔内 部的氮气全部扫出。
本阶段的持续时间t6为6. 7秒。
7. 流程t7阶段电磁阀V1、 V6开启，C塔继续进气，A塔向B塔加压直 至压力平衡。此时，电磁阀V6继续开启，压縮空气继续进入吸附塔C 制氧，经止逆阀CV3输出氧气；电磁阀V8关闭，B塔氮气已排尽并停 止向外排气；同时，电磁阀V1继续开启，A塔气体继续向B塔快速增 压，直至该两塔的压力平衡。
本阶段的持续时间t7为5秒。8. 流程t8阶段电磁阀V2、 V6、 V7开启，C塔继续进气，C塔向B塔 加压，为了B塔建立吸附压力，A塔排氮。此时，电磁阀V6继续开启， 压縮空气继续进入吸附塔C制氧，经止逆阀CV3输出氧气，使C塔达 到工作压力的最高值；同时，电磁阀V7开启，吸附塔A的氮气排放 管路导通，A塔排出氮气；同时，电磁阀V2开启，吸附塔B与吸附塔 C的扫气增压管路导通，C塔内较高的气压向B塔进行加压，快速为B 塔建立吸附压力做准备。 本阶段的持续时间t8为3.3秒。
9. 流程t9阶段电磁阀V2、 V5、 V7开启，B塔进气，C塔向B塔加压直 至压力平衡，A塔排氮。此时，电磁阀V5开启，吸附塔B的进气管路 导通，压縮空气进入吸附塔B制氧；同时，电磁阀V2开启，吸附塔B 与吸附塔C的扫气增压管路导通，C塔内较高的气压继续向B塔进行 加压直到平衡，快速为B塔建立吸附压力，B塔经止逆阀CV2输出氧 气；同时，电磁阀V7开启，吸附塔A的氮气排放管路导通，A塔排 出氮气。
本阶段的持续时间1:9为2. 5秒。
10. 流程t10阶段电磁阀V3、 V5、 V7开启，B塔继续进气，C塔向A 塔反冲，A塔排氮。此时，电磁阀V5开启，压縮空气继续进入吸附塔 B制氧，经止逆阀CV2输出氧气；同时，电磁阀V7开启，A塔继续排 出氮气至压力接近大气压；同时，电磁阀V3开启，吸附塔C与吸附塔 A的扫气增压管路导通，C塔内较高的气压向A塔进行反冲，将A塔 内部的氮气全部扫出。本阶段的持续时间t10为6. 7秒。
11. 流程tll阶段电磁阀V3、 V5开启，B塔继续进气，C塔向A塔加压 直至压力平衡。此时，电磁阀V5继续开启，压縮空气继续进入吸附塔 B制氧，经止逆阀CV2输出氧气；电磁阀V7关闭，A塔氮气已排尽并 停止向外排气；同时，电磁阀V3继续开启，C塔气体继续向A塔快速 增压，直至该两塔的压力平衡。 本阶段的持续时间tll为5秒。
12. 流程tl2阶段电磁阀V1、 V5、 V9开启，B塔继续进气，B塔向A 塔加压，为A塔建立吸附压力，C塔排氮。此时，电磁阀V5继续开 启，压縮空气继续进入吸附塔B制氧，经止逆阀CV2输出氧气，使 B塔达到工作压力的最高值；同时，电磁阀V9开启，吸附塔C的氮 气排放管路导通，C塔排出氮气；同时，电磁阀V1开启，吸附塔B 与吸附塔A的扫气增压管路导通，B塔内较高的气压向A塔进行加压， 快速为A塔建立吸附压力做准备。
本阶段的持续时间t12为3. 3秒。
上述12个流程阶段为1个周期，其总持续时间T为52. 5秒。 一个周期的总持续时间T及各分段持续时间tl至t12，可根据使用
不同容积的吸附塔制氧设备和产氧量的大小，对程序控制器进行不同的时
间设定。
所述的制氧设备及工艺流程，实现了吸附塔进气和排气都是连续的， 管路的电磁阀在程序控制器的控制下定时启闭，使运作周期交替进行，各 吸附塔轮流工作将氮、氧分离制取氧气。
权利要求1、一种制氧设备，其包含两个装填有沸石分子筛的吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A的进气管路设置有单向电磁阀V4、氮气排放管路设置有单向电磁阀V7、氧气输出管路设置有止逆阀CV1，所述吸附塔B的进气管路设置有单向电磁阀V5、氮气排放管路设置有单向电磁阀V8、氧气输出管路设置有止逆阀CV2，各所述氮气排放管与进气管均连在吸附塔的进气端，各所述氧气输出管连在吸附塔的出气端，其特征在于，还包含有第三个装填有沸石分子筛的吸附塔C，所述吸附塔C的进气管路设置有单向电磁阀V6、氮气排放管路设置有单向电磁阀V9、氧气输出管路设置有止逆阀CV3；吸附塔A出气端和吸附塔B出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V1，吸附塔B出气端和吸附塔C出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V2，吸附塔C出气端和吸附塔A出气端之间的扫气增压管路设置有双向电磁阀V3；吸附塔A、B、C的进气管路均接入总进气管路(1)，吸附塔A、B、C的氮气排放管路均接入总氮气排放管路(2)；吸附塔A、B、C的氧气输出管路均接入总氧气输出管路(3)。
2、 根据权利要求1所述的制氧设备，其特征在于，设置用导线与所 述电磁阀VI至V9电连接的程序控制器。
专利摘要本实用新型公开了一种制氧设备，它是包含三个装填有沸石分子筛的吸附塔A、吸附塔B和吸附塔C，在管路上设置有双向电磁阀V1、V2、V3和单向电磁阀V4、V5、V6、V7、V8、V9及止逆阀CV1、CV2、CV3；所述制氧设备的制氧工艺流程由程序控制器控制电磁阀V1至V9的定时启闭，连续和周期性地包括12个阶段步骤进行制氧。由于使用了三个分子筛吸附塔，能使进气和排气过程的循环时间周期缩短，提高了吸附剂的利用率，从而提高产氧效率，降低了产品的能耗，大大减少了制氧系统的占地面积与成本，可将氧气的分离效率提高20％以上。
文档编号B01D53/04GK201151666SQ200720059549
公开日2008年11月19日 申请日期2007年11月14日 优先权日2007年11月14日
发明者秦伏秋 申请人:珠海和佳医疗设备股份有限公司