一种VPSA制氧装置及控制方法与流程

本发明涉及制氧机技术领域，特别是涉及一种vpsa制氧装置及控制方法。

背景技术：

vpsa即加压吸附真空解吸(简称vpsa)制氧设备，在穿透大气压的条件下，利用vpsa专用分子筛选择性吸附空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质，在抽真空的条件下对分子筛进行解吸，从而循环制得纯度较高的氧气(90～95％)。吸附床中分子筛的再生主要靠真空泵的抽真空清洗，由于清洗效果主要依靠真空泵及管路密封的质量，因此实际使用中分子筛往往不能彻底清洗，在循环制氧过程中对产品气的产量造成较大影响。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种vpsa制氧装置及控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

包括空压机，流量计，进气管ⅰ，电磁阀ⅰ，电磁阀ⅱ，连接管路ⅰ，电磁阀ⅲ，电磁阀ⅳ，排气管，吸附床ⅰ，吸附床ⅱ，压力表ⅰ，压力表ⅱ，排氧管ⅰ，单向阀ⅰ，排氧管ⅱ，单向阀ⅱ，连接管路ⅱ，电磁阀ⅴ，连接管路ⅲ，电磁阀ⅵ，排氧管路，氧浓度传感器，电动三通阀ⅰ，真空泵，进气管ⅱ，进气管ⅲ，电动三通阀ⅱ；其中进气管ⅰ从下至上依次安装有空压机和流量计，进气管ⅰ连接至电动三通阀ⅰ的下部端口；电动三通阀ⅰ的左侧端口通过进气管ⅱ连接至吸附床ⅰ的底部，进气管ⅱ上安装有电磁阀ⅰ；电动三通阀ⅰ的右侧端口通过进气管ⅲ连接至吸附床ⅱ的底部，进气管ⅲ上安装有电磁阀ⅱ；吸附床ⅰ与吸附床ⅱ通过连接管路ⅰ进行连接；电动三通阀ⅱ左侧端口通过连接管路ⅰ与进气管ⅱ连接，左侧连接管路ⅰ上安装有电磁阀ⅲ；电动三通阀ⅱ右侧端口通过连接管路ⅰ与进气管ⅲ连接，右侧连接管路ⅰ上安装有电磁阀ⅳ；电动三通阀ⅱ上部端口连接有排气管，排气管上安装有真空泵；吸附床ⅰ与吸附床ⅱ顶部分别安装有排氧管ⅰ、排氧管ⅱ，排氧管ⅰ与排氧管ⅱ均连接至排氧管路上，排氧管路右端安装有氧浓度传感器；排氧管ⅰ从下至上依次安装有压力表ⅰ和单向阀ⅰ；排氧管ⅱ从下至上依次安装有压力表ⅱ和单向阀ⅱ；连接管路ⅱ连接在排氧管ⅰ与排氧管ⅱ之间，其上安装有电磁阀ⅴ；连接管路ⅲ同样连接在排氧管ⅰ与排氧管ⅱ之间，位于连接管路ⅱ上部且与连接管路ⅱ平行，电磁阀ⅵ安装在连接管路ⅲ上。

一种vpsa制氧装置的控制方法，包括以下步骤：

第一步：打开电磁阀ⅰ4、单向阀ⅰ15、电磁阀ⅳ8，启动空压机1；

第二步：打开电磁阀ⅴ19对吸附床ⅱ11进行间隔反吹；

第三步：关闭电磁阀ⅴ19并启动真空泵25；

第四步：关闭电磁阀ⅰ4、单向阀ⅰ15、电磁阀ⅳ8、电磁阀ⅴ19，打开电磁阀ⅱ5、电磁阀ⅲ7和单向阀ⅱ17；

第五步：打开电磁阀ⅵ21对吸附床ⅰ10进行间隔反吹；

第六步：关闭电磁阀ⅵ21并启动真空泵25；

第七步：关闭电磁阀ⅱ5、电磁阀ⅲ7、单向阀ⅱ17和电磁阀ⅵ21；

第八步：重复第一步至第七步。

所述第二步与第五步中的反吹过程为间隔反吹5-8次，每次间隔时间为0.4s-0.6s，持续1.1s-1.5s。

本发明的有益效果在于：本发明在原有vpsa制氧装置上额外增加了反吹过程，并使反吹过程呈间隔的，周期性反吹，一方面由于于单纯的抽真空清洗导致吸附床内的分子筛再生不完全，从而直接影响下一次分子筛的吸附效果，最终导致产品气产量下降，而反吹的加入并与抽真空结合，可使分子筛再生更彻底，改善了产品气的产量，形成了良性循环；另一方面当反吹过程中断后，氮气随压降而排出，当反吹过程重启后，反吹的氧气可以带走更多的氮气，进一步提高再生效果并可以降低反吹气体的使用量。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图中：1-空压机，2-流量计，3-进气管ⅰ，4-电磁阀ⅰ，5-电磁阀ⅱ，6-连接管路ⅰ，7-电磁阀ⅲ，8-电磁阀ⅳ，9-排气管，10-吸附床ⅰ，11-吸附床ⅱ，12-压力表ⅰ，13-压力表ⅱ，14-排氧管ⅰ，15-单向阀ⅰ，16-排氧管ⅱ，17-单向阀ⅱ，18-连接管路ⅱ，19-电磁阀ⅴ，20-连接管路ⅲ，21-电磁阀ⅵ，22-排氧管路，23-氧浓度传感器，24-电动三通阀ⅰ，25-真空泵，26-进气管ⅱ，27-进气管ⅲ，28-电动三通阀ⅱ。

具体实施方式

实施例1

一种vpsa制氧装置，包括空压机1，流量计2，进气管ⅰ3，电磁阀ⅰ4，电磁阀ⅱ5，连接管路ⅰ6，电磁阀ⅲ7，电磁阀ⅳ8，排气管9，吸附床ⅰ10，吸附床ⅱ11，压力表ⅰ12，压力表ⅱ13，排氧管ⅰ14，单向阀ⅰ15，排氧管ⅱ16，单向阀ⅱ17，连接管路ⅱ18，电磁阀ⅴ19，连接管路ⅲ20，电磁阀ⅵ21，排氧管路22，氧浓度传感器23，电动三通阀ⅰ24，真空泵25，进气管ⅱ26，进气管ⅲ27，电动三通阀ⅱ28；其中进气管ⅰ3从下至上依次安装有空压机1和流量计2，进气管ⅰ3连接至电动三通阀ⅰ24的下部端口；电动三通阀ⅰ24的左侧端口通过进气管ⅱ26连接至吸附床ⅰ10的底部，进气管ⅱ26上安装有电磁阀ⅰ4；电动三通阀ⅰ24的右侧端口通过进气管ⅲ27连接至吸附床ⅱ11的底部，进气管ⅲ27上安装有电磁阀ⅱ5；吸附床ⅰ10与吸附床ⅱ11通过连接管路ⅰ6进行连接；电动三通阀ⅱ28左侧端口通过连接管路ⅰ6与进气管ⅱ26连接，左侧连接管路ⅰ6上安装有电磁阀ⅲ7；电动三通阀ⅱ28右侧端口通过连接管路ⅰ6与进气管ⅲ27连接，右侧连接管路ⅰ6上安装有电磁阀ⅳ8；电动三通阀ⅱ28上部端口连接有排气管9，排气管9上安装有真空泵25；吸附床ⅰ10与吸附床ⅱ11顶部分别安装有排氧管ⅰ14、排氧管ⅱ16，排氧管ⅰ14与排氧管ⅱ16均连接至排氧管路22上，排氧管路22右端安装有氧浓度传感器23；排氧管ⅰ14从下至上依次安装有压力表ⅰ12和单向阀ⅰ15；排氧管ⅱ16从下至上依次安装有压力表ⅱ13和单向阀ⅱ17；连接管路ⅱ18连接在排氧管ⅰ14与排氧管ⅱ16之间，其上安装有电磁阀ⅴ19；连接管路ⅲ20同样连接在排氧管ⅰ14与排氧管ⅱ16之间，位于连接管路ⅱ18上部且与连接管路ⅱ18平行，电磁阀ⅵ21安装在连接管路ⅲ20上。

一种vpsa制氧装置的控制方法，包括以下步骤：

第一步：打开电磁阀ⅰ4、单向阀ⅰ15、电磁阀ⅳ8，启动空压机1；

第二步：打开电磁阀ⅴ19对吸附床ⅱ11进行间隔反吹；

第三步：关闭电磁阀ⅴ19并启动真空泵25；

第四步：关闭电磁阀ⅰ4、单向阀ⅰ15、电磁阀ⅳ8、电磁阀ⅴ19，打开电磁阀ⅱ5、电磁阀ⅲ7和单向阀ⅱ17；

第五步：打开电磁阀ⅵ21对吸附床ⅰ10进行间隔反吹；

第六步：关闭电磁阀ⅵ21并启动真空泵25；

第七步：关闭电磁阀ⅱ5、电磁阀ⅲ7、单向阀ⅱ17和电磁阀ⅵ21；

第八步：重复第一步至第七步。

所述第二步与第五步中的反吹过程为间隔反吹8次，每次间隔时间为0.4s，持续1.5s。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，区别在于：所述第二步与第五步中的反吹过程为间隔反吹5次，每次间隔时间为0.6s，持续1.1s。

实施例3

实施例3与实施例1基本相同，区别在于：所述第二步与第五步中的反吹过程为间隔反吹6次，每次间隔时间为0.5s，持续1.2s。

本发明的工作原理：本发明启动前所有阀门均处于关闭状态，当打开电磁阀ⅰ4、单向阀ⅰ15启动空压机1时，吸附床ⅰ10处于原料气升压状态，吸附床ⅰ10出口处的产品气通过单向阀ⅰ15进入排氧管路22中；当吸附床ⅰ10内的压力达到预设值时，打开电磁阀ⅴ19与电磁阀ⅳ8对吸附床ⅱ11进行反吹，反吹过程为间隔吹扫，吹扫后关闭电磁阀ⅴ19并开启真空泵25，真空泵25对吸附床ⅱ11进行抽真空清洗。而后换为吸附床ⅱ11吸附，吸附床ⅰ10反吹和抽真空，如此循环。

此在vpsa制氧装置中加入反吹，目的在于单纯的抽真空清洗导致吸附床内的分子筛再生不完全，从而直接影响下一次分子筛的吸附效果，最终导致产品气产量下降，而反吹的加入并与抽真空结合，可使分子筛再生更彻底，改善了产品气的产量，形成了良性循环。

当反吹过程中断后，吸附床ⅱ11中的压力与环境压力相同，此时氮气随压降而排出，当反吹过程重启后，吸附床ⅱ11中压力升高，反吹的氧气可以带走更多的氮气，进一步提高再生效果并可以降低反吹气体的使用量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。