医用氧充装过程放空气体回收装置的制作方法

本发明涉及氧回收领域，更具体地说，它涉及医用氧充装过程放空气体回收装置。

背景技术：

1、医用氧气的充装一般需要保证充装管路内的氧含量达到99.6％或以上才可进入医用氧气充装状态，并且清洁消毒处理合格的医用氧气瓶也需要进行洗气，保证医用氧气瓶内符合充装标准才能进行充装氧气，洗气时，需要将高纯度氧气先充入每一个钢瓶，当瓶内压力达到0.7mpa时，打开放空阀，将瓶内氧气全部放空，如此置换二次，将瓶内可能存在的空气全部置换掉，再进行充装以保证每个氧气瓶内的医用氧均能符合标准。

2、在目前的整个氧气充装过程中，由于氧气并不是有害气体，现阶段对于放空气体都是直接排放掉，虽然放空气体中的氧含量虽然达不到医用标准，但是气体中的氧含量也是相当高的，直接排掉就导致了资源浪费，因此，为了避免浪费，本领域技术人员通常在医用氧气充装房内增设抽吸装置，以将充装房内的放空气体（高氧）回收。

3、回收得到的放空气体虽然氧气占比高于空气，但仍然不能作为氧气产品直接使用，还需要对放空气体进一步分离纯化，以得到能够使用的氧气产品。

4、分离液态空气法，是氧气的一种制法，为物理方法，原理为利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低（氧气的沸点是-183℃，氮气的沸点是-196℃）；由于医用氧充装过程中回收得到的放空气体中空气占比也不小，为了提高分离效率，将回收得到的放空气体与分离液态空气法中的输入空气一起混合，形成混合气体输入到精馏塔中进行分离提纯，但因为混合气体较之前单纯的输入空气中氧气的浓度高，因此在同体积输入到精馏塔内的混合气体和同体积输入到精馏塔内的空气能够分离出的氧气量不同，混合气体分离出的氧气量远高于空气分离出的氧气量，从而在精馏塔中，底层塔板之间分离出的氧气含量多，顶层塔板之间分离的氮气含量随之减少，随着底层塔板之间的氧气含量增多，其底部区域内的气压会较输入空气时更高，从而使底层区域内的氧气会跑入到顶部区域内，与氮气混合，从而降低了氮气的纯度，导致本工艺下无法使获得的氮气产品达到预期的纯度。

技术实现思路

1、本发明提供医用氧充装过程放空气体回收装置，解决相关技术中精馏塔顶部区域内的氮气分离区中混有氧气，无法使获得的氮气产品达到预期纯度的技术问题。

2、本发明提供了医用氧充装过程放空气体回收装置，包括精馏塔，精馏塔上安装有进液管，进液管的另一端与输入空气源以及回收气体源连通，进液管用于向精馏塔内注入液态的输入空气和回收气体的混合气体，精馏塔的底部安装有出液管，出液管的另一端安装有再沸器，再沸器的输出端连接有进气管，进气管的另一端与精馏塔内部连通，精馏塔的顶部安装有出气管一，出气管一的另一端安装有冷凝器；

3、精馏塔的内部安装有多个垂直布置的塔板，相邻两个塔板之间的区域为气液接触区域，精馏塔的内腔顶部安装有密封板，密封板位于塔板的上方，位于精馏塔内最上方的塔板与密封板之间为顶部区域，密封板上贯穿有两个间歇启闭的出气孔，精馏塔上安装有温度调控单元，温度调控单元与顶部区域对应布置，温度调控单元包括套管，套管固定安装于精馏塔外壁上，套管上安装有冷源入口和冷源出口，冷源气体从冷源入口中进入到套管内，从冷源出口排出，调控顶部区域内的温度，使顶部区域内的温度低于氧气的沸点温度并高于氮气的沸点温度。

4、在一个优选的实施方式中，温度调控单元还包括温度传感器，温度传感器的检测端位于顶部区域内，温度传感器用于实时监测顶部区域内的温度。

5、在一个优选的实施方式中，顶部区域内安装有混合机构，混合机构包括转轴一，转轴一转动安装于塔板上，转轴一底端安装有驱动件，用于驱动转轴一自转，转轴一的顶端安装有横杆，当转轴一自转时，横杆在顶部区域内旋转，搅动顶部区域内的气体。

6、在一个优选的实施方式中，横杆远离转轴一的端部安装有刮杆，刮杆与顶部区域的精馏塔内壁接触，且刮杆的长度方向与转轴一的轴向倾斜设置，当转轴一自转时，刮杆将精馏塔内壁上的液体刮下。

7、在一个优选的实施方式中，密封板上安装有开合机构，开合机构包括平行布置的挡板一和挡板二，出气孔也设有两个，两个出气孔上均滑动设有导向杆，挡板一和挡板二分别滑动设于两个导向杆上，且挡板一和挡板二均与出气孔相适配，密封板上还安装有传动机构，传动机构用于驱动挡板一和挡板二沿导向杆滑动，打开或关闭出气孔。

8、在一个优选的实施方式中，传动机构包括转盘，转盘转动安装于密封板上，转盘的外周上安装有凸齿，挡板一靠近挡板二的一侧开设有第一槽，挡板二靠近挡板一的一侧开设有第二槽，凸齿与第一槽以及第二槽均相适配，当转盘自转，凸齿与第一槽配合时，带动挡板一沿导向杆滑动，凸齿与第二槽配合时，带动挡板二沿导向杆滑动。

9、在一个优选的实施方式中，传动机构还包括转轴二，转轴二固定安装于转盘上，且转轴二与转盘同轴布置，转轴二上安装有齿轮，密封板上安装有限位套，限位套上滑动安装有齿条，齿条与齿轮啮合连接，齿条的底部安装有条形框，且齿条的长度方向与条形框的长度方向垂直分布，横杆的顶部固定连接有竖杆，竖杆的另一端活动设于条形框中，当转轴一自转时，竖杆在条形框内往复运动，驱动齿条沿限位套的长度方向往复运动，从而带动齿轮转动。

10、在一个优选的实施方式中，精馏塔上安装有出气管二，出气管二的输出端与氧气瓶的输入端连接，且出气管二的高度低于出气管一。

11、在一个优选的实施方式中，进液管的输入端连接有两个压缩机，压缩机的输入端连接有输入泵，其中一个压缩机用于将回收气体压缩成液态回收气体，另一个压缩机用于将输入空气压缩成液态空气。

12、在一个优选的实施方式中，出液管设有两个输出端，出液管的一个输出端与再沸器连接，出液管的另一个输出端连接有塔釜，塔釜的输出端与再沸器的输入端连接。

13、本发明的有益效果在于：本发明在通过对精馏塔顶部区域内的温度进行降温调节，直至顶部区域内的温度低于氧气的沸点温度并高于氮气的沸点温度，从而使顶部区域中与氮气混合的氧气冷凝粘覆在顶部区域的精馏塔内壁上，使顶部区域中氧气与氮气分离，提高了顶部区域中输出的氮气的纯度；另一方面，顶部区域的温度降低不仅能够使氧气重新液化，还能降低顶部区域内部的气压，增大顶部区域与精馏塔下方区域之间的压力差，便于精馏塔下方区域中加热产生的气体上升，提高氮气分离效率。

技术特征：

1.医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，包括精馏塔（1），所述精馏塔（1）上安装有进液管（11），所述进液管（11）的输出端与精馏塔（1）连通，所述进液管（11）的输入端与输入空气源以及回收气体源连通，所述进液管（11）用于向精馏塔（1）内注入液态的输入空气和回收气体的混合气体，所述精馏塔（1）的底部安装有出液管（13），所述出液管（13）的输入端与精馏塔（1）连通，所述出液管（13）的输出端安装有再沸器（300），且所述出液管（13）的输出端与再沸器（300）的输入端连通，所述再沸器（300）的输出端连接有进气管（12），且所述再沸器（300）的输出端与进气管（12）的输入端连通，所述进气管（12）的输出端与精馏塔（1）内部连通，所述精馏塔（1）的顶部安装有出气管一（14），且所述出气管一（14）的输入端与精馏塔（1）连通，所述出气管一（14）的输出端安装有冷凝器（400），所述出气管一（14）的输出端与冷凝器（400）的输入端连通；

2.根据权利要求1所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述温度调控单元（2）还包括温度传感器，所述温度传感器的检测端位于顶部区域内，所述温度传感器用于实时监测顶部区域内的温度。

3.根据权利要求2所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述横杆（32）远离转轴一（31）的端部安装有刮杆（33），所述刮杆（33）与顶部区域的精馏塔（1）内壁接触，且所述刮杆（33）的长度方向与转轴一（31）的轴向倾斜设置，当所述转轴一（31）自转时，所述刮杆（33）将精馏塔（1）内壁上的液体刮下。

4.根据权利要求3所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述传动机构（5）包括转盘（51），所述转盘（51）转动安装于密封板（120）上，所述转盘（51）的外周上安装有凸齿（511），所述挡板一（41）靠近挡板二（42）的一侧开设有第一槽（411），所述挡板二（42）靠近挡板一（41）的一侧开设有第二槽（421），所述凸齿（511）与第一槽（411）以及第二槽（421）均相适配，当所述转盘（51）自转，所述凸齿（511）与第一槽（411）配合时，带动挡板一（41）沿导向杆（43）滑动，所述凸齿（511）与第二槽（421）配合时，带动挡板二（42）沿导向杆（43）滑动。

5.根据权利要求4所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述传动机构（5）还包括转轴二（52），所述转轴二（52）固定安装于转盘（51）上，且所述转轴二（52）与转盘（51）同轴布置，所述转轴二（52）上安装有齿轮（521），所述密封板（120）上安装有限位套（122），所述限位套（122）上滑动安装有齿条（53），所述齿条（53）与齿轮（521）啮合连接，所述齿条（53）的底部安装有条形框（54），且所述齿条（53）的长度方向与条形框（54）的长度方向垂直分布，所述横杆（32）的顶部固定连接有竖杆（55），所述竖杆（55）的另一端活动设于条形框（54）中，当所述转轴一（31）自转时，所述竖杆（55）在条形框（54）内往复运动，驱动所述齿条（53）沿限位套（122）的长度方向往复运动，从而带动齿轮（521）转动。

6.根据权利要求5所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述精馏塔（1）上安装有出气管二，所述出气管二的输出端与氧气瓶的输入端连接，且所述出气管二的高度低于出气管一（14）。

7.根据权利要求6所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述进液管（11）的输入端连接有两个压缩机（200），所述压缩机（200）的输入端连接有输入泵（100），其中一个所述压缩机（200）用于将回收气体压缩成液态回收气体，另一个所述压缩机（200）用于将输入空气压缩成液态空气。

8.根据权利要求7所述的医用氧充装过程放空气体回收装置，其特征在于，所述出液管（13）设有两个输出端，所述出液管（13）的一个输出端与再沸器（300）连接，所述出液管（13）的另一个输出端连接有塔釜（500），所述塔釜（500）的输出端与再沸器（300）的输入端连接。

技术总结
本发明涉及氧回收技术领域，公开了医用氧充装过程放空气体回收装置，包括精馏塔，精馏塔上安装有进液管，进液管的另一端与输入空气源以及回收气体源连通，进液管用于向精馏塔内注入液态的输入空气和回收气体的混合气体，精馏塔的底部安装有出液管，出液管的另一端安装有再沸器，再沸器的输出端连接有进气管；本发明在通过对精馏塔顶部区域内的温度进行降温调节，直至顶部区域内的温度低于氧气的沸点温度并高于氮气的沸点温度，从而使顶部区域中与氮气混合的氧气冷凝粘覆在顶部区域的精馏塔内壁上，使顶部区域中氧气与氮气分离，提高了顶部区域中输出的氮气的纯度。

技术研发人员：李文跃,缪成林,刘慧黠,辛峰
受保护的技术使用者：齐齐哈尔黎明气体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15