一种低能耗多塔VPSA制氧工艺的制作方法

本发明是一种低能耗多塔VPSA制氧工艺，具体涉及采用四塔VPSA制氧系统实现的能降低能耗的制氧工艺流程，属于工业制氧技术领域。

背景技术：

VPSA制氧技术是加压吸附真空解析的制氧系统，在穿透大气压的条件下，利用制氧专用分子筛选择性的吸附空气中的氮气以及利用氧化铝分子筛吸附空气中的水分等杂质，主要通过鼓风机送风进入吸附塔，经吸附后的氧气成低压状态送出系统，而塔内分子筛吸附剂再利用真空泵进行真空解析后循环利用。在现有工艺生产中，常存在以下情况：

1）采用两塔VPSA制氧系统，以得到连续的富氧。当一塔处于吸附状态时，另一塔进行解析，两塔相互交替作用，但是，由于是加压吸附负压解析过程，塔内的压差变化较大，从塔顶送出的产品气体流速随着压力不稳定而波动。

2）除两塔的VPSA制氧系统外，产品流量大的工程项目也会采用四塔VPSA制氧系统，但通常为两塔制氧系统并联运行，例如，现有专利文献CN102049170A（一种VPSA空气分离制富氧流程，2011.05.11）揭示的一种主要由两组或两组以上的吸附塔组，以及真空泵、阀门和管道组成的VPSA制氧系统，其中每组吸附塔组由上、下两个吸附塔通过管道和阀门连接而成，其VPSA制富氧流程依次包括以下步骤：（1）吸附；（2）塔组上、下塔并行均压降压；（3）塔组上、下塔并行抽取真空；（4）塔组上、下塔并行均压升压；（5）升压。在相同产品需求的情况下，四塔VPSA制氧系统比并联使用的两塔系统更节省能耗，但由于同一组内的吸附塔仍然共用一台鼓风机或真空泵，因此，并没有解决从塔顶送出的产品气体流速随压力不稳定而波动的情况。

3）对于现有VPSA制氧系统的动力设备而言，主要依靠鼓风机进行空气加压送风，以及真空泵进行吸附剂解析放空，现有技术往往是这两种动力设备分独立设置，分别由各自的电机带动其运转，存在系统能耗高、设备占地面积大、运行噪音大等缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低能耗多塔VPSA制氧工艺，可实现每组吸附塔组中两并联的吸附塔吸附、解析过程的交互，即，每组吸附塔组内，一个吸附塔可进行吸附，另一吸附塔可同时实现解析，有利于吸附和解析平稳连续的进行，是产品气流达到稳定。

本发明通过下述技术方案实现：一种低能耗多塔VPSA制氧工艺，设置至少两组并联的吸附塔组，每组吸附塔组由两并联的吸附塔组成，所述制氧工艺是在每组吸附塔组内，控制任一吸附塔吸附时，使另一吸附塔完成解析的循环吸附过程。

所述吸附塔完成吸附后得到的气体经缓冲罐送出。

所述吸附塔组间，完成解析的吸附塔相互连通。

设置至少两组动力设备，每组动力设备包括鼓风机、电机和真空泵，所述吸附塔吸附时，由每组动力设备中的鼓风机交错完成所述吸附塔的送风吸附；所述吸附塔解析时，由每组动力设备中的真空泵交错完成所述吸附塔的解析。

所述每组吸附塔组内，鼓风机的转轴、真空泵转轴与电机转轴共轴。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明工艺可实现多组吸附塔组内各吸附塔吸附和解析过程的交互工作，以两组吸附塔组为例，即可实现任意两塔可以同时进行吸附并且另外两塔同时实现解析过程，实现吸附和解析平稳连续的进行，产品气流达到稳定。

（2）本发明工艺设置有至少两组鼓风机、电机和真空泵组成的一套动力设备，可通过管路连接和阀门的控制，实现任意一台原料空气均对任意一台吸附塔进行加压送气，以及任意一台真空泵均可对任意一台吸附塔内的吸附剂进行真空解析，更利于实现产品气流连续稳定的状态。

（3）本发明涉及的鼓风机和真空泵与电机共轴使用，具有降低能耗、节省设备布置空间，降低成本，减少噪音分贝的生产效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图（一）。

图2为本发明的结构示意图（二）。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例提出了一种低能耗多塔VPSA制氧工艺，包括至少两组并联的吸附塔组，每组吸附塔组由两并联的吸附塔组成，该制氧工艺是在每组吸附塔组内，控制任一吸附塔吸附时，使另一吸附塔完成解析的循环吸附过程。吸附塔完成吸附后得到的气体经缓冲罐送出。

本实施例采用两组吸附塔组，即1#吸附塔组和2#吸附塔组，1#吸附塔组包括并联设置的吸附塔A和吸附塔B，2#吸附塔组包括并联设置的吸附塔C、吸附塔D；1#吸附塔组和2#吸附塔组内均设置有鼓风机和真空泵，通过鼓风机对吸附塔加压送风完成吸附，真空泵完成吸附塔的解析；1#吸附塔组内，鼓风机与吸附塔A和吸附塔B的连接管道上依次设有阀门KV4a和阀门KV4b，真空泵与吸附塔A和吸附塔B的连接管道上依次设有阀门KV1a和阀门KV1b；2#吸附塔组内，鼓风机与吸附塔C和吸附塔D的连接管道上依次设有阀门KV4c和阀门KV4d，真空泵与吸附塔C和吸附塔D的连接管道上依次设有阀门KV1c和阀门KV1d；即如图1所示结构。

本实施例可实现吸附塔组内任一吸附塔吸附解析的交互作用，如图1所示，当开启阀门KV4a、阀门KV4c、阀门KV2a、阀门KV2c，闭合阀门KV4b、阀门KV4d、阀门KV2b、阀门KV2d时，鼓风机向吸附塔A和吸附塔C送入空气，吸附塔A和吸附塔C进行吸附过程；与此同时，吸附塔B和吸附塔D进行解析过程，即，开启阀门KV1b、阀门KV1d，闭合阀门KV1a和阀门KV1c。同理，也可通过阀门的控制实现上述吸附塔吸附和解析的交互。

实施例2：

本实施例提出了一种低能耗多塔VPSA制氧工艺，本实施例可实现任一吸附塔之间吸附解析的交互，其结构在实施例1的基础上增设了以下结构：设置至少两组动力设备，每组动力设备包括鼓风机、电机和真空泵，每两组吸附塔组中，连接鼓风机与两个吸附塔的管道之间、连接真空泵与两个吸附塔的管道之间均设有连通管道，连通管道上设有阀门，可实现当吸附塔吸附时，由每组动力设备中的鼓风机交错完成该吸附塔送风吸附；当吸附塔解析时，由每组动力设备中的真空泵交错完成该吸附塔解析。在每组吸附塔组内，设有连通两吸附塔出口端的连通支管，连通支管与两吸附塔出口端之间设有阀门，每两组吸附塔组之间的连通支管则通过阀门连通或截断，可实现吸附塔组间，完成解析的吸附塔相互连通。

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上增设了连通支管，在1#吸附塔组内，连通支管与吸附塔A之间设有阀门KV3a，与吸附塔B之间设有阀门KV3b；在2#吸附塔组内，连通支管与吸附塔C之间设有阀门KV3c，与吸附塔D之间设有阀门KV3d，两组吸附塔之间的连通管道通过发明V6连通或截断。在1#吸附塔组和2#吸附塔组内，连接鼓风机与两个吸附塔的管道（即1#鼓风机连接吸附塔A和吸附塔B的管道、2#鼓风机连接吸附塔C和吸附塔D的管道）之间设有连通管道，连通管道上设发明V5；连接真空泵与两个吸附塔的管道之间设有连通管道，为方便本实施例中真空泵的使用，连通管道上设有如图2所示的阀门V1、V2、V3、V4。

在本实施例中，当吸附塔A和吸附塔C进行吸附过程、吸附塔B和吸附塔D进行解析过程时，还应同时闭合阀门V3、V4、V5和V6。

对于1#吸附塔组和2#吸附塔组的动力设备而言，本实施例采用每组吸附塔组内，鼓风机的转轴、真空泵转轴与电机转轴共轴的方式，通过1#鼓风机和1#真空泵同轴公用一台电机，2#鼓风机和2#真空泵同轴公用一台电机的方式，降低能耗，并以此达到减少噪音分贝，节省设备空间的目的。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。