一种VPSA制氧系统的制作方法

一种vpsa制氧系统
技术领域
1.本实用新型涉及工业制氧技术领域，具体涉及一种vpsa制氧系统。


背景技术：

2.变压吸附法富氧具有投资少、能耗低、设备简单、操作灵活等优点，特别是在中小规模制氧系统上，大大降低了生产能耗，广泛应用于化工、医药和环保（垃圾焚烧、工业富氧燃烧和废水处理等）领域。其中真空变压吸附工艺（vpsa）运用抽真空方式对吸附剂进行再生，再生效果较好，同时有效减少了冲洗气量，降低了能耗。
3.vpsa工艺是以空气为原料，在吸附器内，空气中的水分、二氧化碳和氮气等组分经过下部的分子筛吸附，未被吸附的氧气在吸附器顶部富积作为产品气输出。现有的vpsa制氧设备常规设置两只吸附器，当一只吸附器产出氧气时，另一只吸附器处于抽真空再生状态，两只吸附器交替重复产氧和再生，实现连续抽取氧气。往往工作效率不高，吸附剂利用率低。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本实用新型提供了一种高效的vpsa制氧系统。该系统设置中间均压罐与吸附塔的循环通路，完成吸附塔的均压操作，使吸附剂被充分利用，显著提高了工作效率和吸附剂的利用率。
5.为了实现实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种vpsa制氧系统，包括中间均压罐、程控阀组和依次连接的进气管道、空气过滤器、鼓风机、换热器、吸附塔、氧气储罐，所述吸附塔与所述中间均压罐循环连接，所述吸附塔通过支管与所述进气管道连接，所述鼓风机的进风口连接所述空气过滤器，鼓风机的出风口与换热器的连接管道上设置有排气管；所述程控阀组包括设置在各连接管道上的多个程控阀，其中，所述进气管道在所述支管的前后分别设置有一个程控阀，所述鼓风机和换热器之间也设置有一个程控阀。
7.本实用新型所述吸附塔的顶部连接所述中间均压罐的顶部进气口，所述吸附塔的底部连接所述中间均压罐的底部出气口，形成循环通路。
8.优选地，所述程控阀组包括a1程控阀、b1程控阀、c1程控阀、d1程控阀、e1程控阀、f1程控阀和g1程控阀；所述a1程控阀和b1程控阀设置在所述进气管道上，且分别位于所述支管的前后；所述c1程控阀设置在所述鼓风机和换热器之间，所述d1程控阀设置在所述吸附塔和氧气储罐之间，所述e1程控阀和f1程控阀分别设置在所述吸附塔与中间均压罐的两路循环管路上，所述g1程控阀设置在所述排气管上。
9.本实用新型所述空气过滤器、鼓风机、换热器、吸附塔和排气管组成一个制氧单元，系统由多个制氧单元并联而成，每个制氧单元中的空气过滤器和吸附塔再与所述进气管道、中间均压罐和氧气储罐连接，且每个制氧单元均设置有所述的程控阀组。
10.本实用新型所述中间均压罐的体积是吸附塔体积的至少2倍。
11.本实用新型的有益效果在于：
12.1、本实用新型采用中间均压罐与吸附塔形成循环通路，来完成吸附塔的顺放均压和升压均压操作，使均压后的塔内气压与中间均压罐一致，可将正负50kpa的吸附塔气压在数秒内快速均压至接近空气大气压，在吸附前进行快速均压，在吸附后进行快速冲压，达到提高装置均压和冲压效率，较传统的均压方法，节省了制氧周期内的均压时间，加大了吸附时间的占比，使吸附剂被充分利用。
13.2、本系统通过对程控阀的科学设置，在进气管道的支管前后分别设置一个程控阀，在鼓风机和换热器之间也设置一个程控阀，无需真空泵，采且一个鼓风机即可完成送风和抽真空的操作，吸附时间和抽真空时间根据产品纯度和设备配置可自行安排，互不干扰，既可达到充分利用分子筛又能保证产品氧气纯度要求。
14.3、本系统可根据产能需要，采用多个制氧单元，每个塔对应一个鼓风机和程控阀组，无不干扰，自成系统，可独立完成吸附和再生过程，生产富氧，装置组织灵活，可以任意选择组合塔的数量，满足各种规模的装置需求。
15.4、中间均压罐的体积是吸附塔体积的至少2倍，使均压后的中间均压罐气压接近大气压，在下一次均压操作中与吸附塔形成大的压力差，从而在制氧过程中迅速对吸附塔完成均压操作。
附图说明
16.图1为本实用新型vpsa制氧系统的结构示意图。
17.图2为本实用新型含多个制氧单元的vpsa制氧系统的结构示意图。
具体实施方式
18.为了更加清楚、详细地说明本实用新型的目的技术方案，下面通过相关实施例对本实用新型进行进一步描述。以下实施例仅为具体说明本实用新型的实施方法，并不限定本实用新型的保护范围。
19.实施例1
20.如图1所示，一种高效的vpsa制氧系统，包括中间均压罐、程控阀组和依次连接的进气管道、空气过滤器、鼓风机、换热器、吸附塔、氧气储罐，所述吸附塔与所述中间均压罐循环连接，所述吸附塔通过支管与所述进气管道连接，所述鼓风机的进风口连接所述空气过滤器，鼓风机的出风口与换热器的连接管道上设置有排气管；所述程控阀组包括设置在各连接管道上的多个程控阀，其中，所述进气管道在所述支管的前后分别设置有一个程控阀，所述也设置有一个程控阀。
21.工作原理：
22.1.吸附：吸附时开启鼓风机，打开进气管道上的程控阀，经进气管道将空气送入吸附塔进行吸附分离制取氧气，氧气从塔顶进入氧气储罐。
23.2.顺放均压：当吸附塔完成吸附过程后，塔内处于压力状态，停止送氧，打开吸附塔与中间均压罐进气口的通道，将塔内部分气体进入中间均压罐，使塔内压力降低，回收死空间内氧气，储存于中间均压罐中。
24.3.泄压：关闭支管后方的程控阀，吸附塔通过支管将塔内压力泄放至进气管道，使
塔内压力为空气大气压。
25.4.抽真空：关闭支管前方和鼓风机后方的程控阀，打开支管后方的程控阀，开始对塔内抽真空，将吸附剂所吸附的氮气抽出，从排气管排出，吸附剂再生。
26.5.升压均压：打开吸附塔与中间均压罐出气口的通道，利用中间均压罐内的气体对吸附塔进行升压。
27.6.升压：打开支管前方的程控阀，关闭支管后方的程控阀，空气进入吸附塔，升压至大气压，进入下一个吸附周期。
28.实施例2
29.本实施例在实施例1的基础上：
30.所述吸附塔的顶部连接所述中间均压罐的顶部进气口，所述吸附塔的底部连接所述中间均压罐的底部出气口，形成循环通路。
31.本实用新型由吸附塔、过程中间均压罐、氧气罐、风机和程控阀组构成的vpsa空气分离制富氧工艺流程。
32.实施例3
33.本实施例在实施例2的基础上：
34.如图1所示，所述程控阀组包括a1程控阀、b1程控阀、c1程控阀、d1程控阀、e1程控阀、f1程控阀和g1程控阀；所述a1程控阀和b1程控阀设置在所述进气管道上，且分别位于所述支管的前后；所述c1程控阀设置在所述鼓风机和换热器之间，所述d1程控阀设置在所述吸附塔和氧气储罐之间，所述e1程控阀和f1程控阀分别设置在所述吸附塔与中间均压罐的两路循环管路上，所述g1程控阀设置在所述排气管上。
35.吸附塔与风机及中间均压罐、氧气储罐及程控阀a/b/c/d/e/f/g构成了一套连续稳定的vpsa富氧装置。工作原理：
36.1.吸附：吸附时开启鼓风机m，同时开启程控阀a1、b1、c1和d1，将空气送入吸附塔进行吸附分离制取氧气，氧气从塔顶进入氧气储罐。
37.2.顺放均压：当吸附塔完成吸附过程后，塔内处于压力状态，d1关闭，开启e1,塔内部分气体进入中间均压罐使塔内压力降低，回收死空间内氧气，储存于中间均压罐中。
38.3.抽真空：关闭a1，打开b1/g1开始抽真空，将吸附剂所吸附的氮气抽出，使吸附剂再生。
39.5.升压均压：打开f1，利用中间均压罐内的气体对吸附塔进行升压。
40.6.升压：关闭f1，打开进气阀a1，空气进入吸附塔，升压至大气压，进入下一个吸附周期。
41.实施例4
42.本实施例在实施例3的基础上：
43.如图2所示，所述空气过滤器、鼓风机、换热器、吸附塔和排气管组成一个制氧单元，系统由3个制氧单元并联而成，每个制氧单元中的空气过滤器和吸附塔再与所述进气管道、中间均压罐和氧气储罐连接，且每个制氧单元均设置有所述的程控阀组。
44.每个制氧单元可独立运行实施例3的工艺流程，互不干扰。
45.实施例5
46.所述中间均压罐的体积是吸附塔体积的至少2倍。
47.本实用新型采用的鼓风机可为罗茨鼓风机、离心鼓风机或者水环鼓风机；换热器为水冷式空气冷却器，过滤器为自洁式空气过滤器，程控阀型号为气动/液动蝶阀。具体规格型号由装置规模和用户需求选定。
48.以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。