专利名称：六塔吸附制氧方法
技术领域：
本发明涉及制氧技术领域，更具体地说，是涉及一种适用于高原并且高效的六塔吸附制氧方法。
背景技术：
目前，制氧技术主要有以下几种化学法、深冷分离(Cryogenic Systems)法、水电解法、膜分离法、分子筛变压吸附(Pressure Swing Adsorption，PSA)法等。
(1)化学法采用化学反应的方法，消耗化学药品，主要用于特殊条件下用氧。
(2)深冷分离法该设备体积庞大，投资高，适合于大规模制氧；启动时间长，十几个小时后才能正常产氧；耗电大，操作维修复杂。
(3)水电解法通过电解水来分离氢和氧。它与深冷分离法一样都可以大量生产高纯度氧。但是它们都需要大量的电能和使用大型装置，制氧成本很高。
(4)膜分离法采用薄膜技术生产富氧，成本较低，但氧浓度低，约30％。
(5)分子筛变压吸附(PSA)法利用分子筛加压吸附、减压解吸的特性，在低压下从空气中分离出医用氧，浓度≥90％。该方法可在常温低压条件下现场快速制氧，安全可靠。该设备体积小，产氧快，成本低。
通过以上分析可知，分子筛变压吸附法适合于高原氧站使用或野战条件下快速就地制氧。目前利用分子筛变压吸附法，设置吸附塔结构可分2塔、4塔结构；高原空气稀薄，发电效率低，其中氧收率是一个重要指标。在产氧量相同的情况，塔数越多，氧收率越高，空气进气需求量就越少，所需的空压机排气量就越小，耗电量也就越低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于高原并且高效的六塔吸附制氧方法。
本发明六塔吸附制氧方法，通过下述技术方案予以实现，空气经空压机压缩后进入空气储罐，然后再经冷冻干燥机、分离器及分水滤气器，上述滤除掉水分及其它杂质后的空气分别送入六塔制氧主机的A、B、C、D、E、F吸附塔，通过以下步骤进行制氧(1)A塔的阀A1打开进气，同时阀A4打开出氧，这时F塔通过阀B3、F3给B塔充压，E塔通过阀C5、E5给C塔充压，D塔的阀D2打开排气；(2)A塔的阀A1继续打开进气，同时阀A4继续打开出氧，部分富氧通过阀A4、B4给B塔充压，这时F塔通过阀C3、F3给C塔充压，E塔通过阀D5、E5给D塔冲洗；(3)A塔通过阀A5、C5给C塔充压，B塔阀B1打开进气，同时阀B4打开出氧，这时F塔通过阀D3、F3给D塔充压，E塔的阀E2打开排气；(4)A塔通过阀A3、D3给D塔充压，B塔阀B1继续打开进气，同时阀B4继续打开出氧，部分富氧通过阀B4、C4给C塔充压，F塔通过阀E5、F5给E塔冲洗；(5)A塔通过阀A3、E3给E塔充压，B塔通过阀B5、D5给D塔充压，C塔的阀C1打开进气，同时阀C4打开出氧，这时F塔的阀F2打开排气；(6)A塔通过阀A3和F3给F塔冲洗，B塔通过阀B5、E5给E塔充压，C塔的阀C1打开进气，同时阀C4打开出氧，部分富氧通过阀C4、D4给D塔充压；(7)A塔的阀A2打开排气，B塔通过阀B3、F3给F塔充压，C塔通过阀C5、E5给E塔充压，D塔阀D1打开进气，同时阀D4打开出氧；(8)B塔通过阀A5、B5给A塔冲洗，C塔通过阀C3、F3给F塔充压，D塔的阀D1打开进气，同时阀D4打开出氧，部分富氧通过阀D4、E4给E塔充压；
(9)C塔通过阀A5、C5给A塔充压，B塔的阀B2打开排气，D塔通过阀D3、F3给F塔充压，E塔阀E1打开进气，同时阀E4打开出氧；(10)D塔通过阀A3、D3给A塔充压，C塔通过阀B5、C5给B塔冲洗，E塔的阀E1打开进气，同时阀E4打开出氧，部分富氧通过阀E4、F4给F塔充压；(11)E塔通过A3E3阀给A塔充压，D塔通过B5D5阀给B塔充压，C塔的C2阀打开排气，F塔F1阀打开进气，同时F4阀打开出氧；(12)F塔阀F1打开进气，同时阀F4打开出氧，部分富氧通过阀A3、F3给A塔充压，E塔通过阀B3、E3给B塔充压，D塔通过阀C5、D5给C塔冲洗。
使用本发明方法氧收率高达58～65％％、氧浓度为93％±3％，有效的提高制氧水平和工作效率，有效地解决空气稀薄地区的用氧问题。同时空气稀薄地区发电效率较底，所以电力能源紧张，随着海拔高度每升高1000m，发电机组的发电效率将下降10％～12％。六塔制氧方法的功耗与四塔制氧方法的功耗比较，可以节约32％左右；与两塔制氧方法的功耗比较，可以节约50％左右。因此，六塔制氧方法可有效地提高工作效率，节约能源，降低制氧成本，非常适合空气稀薄地区使用。
图1是25℃时N2/O2/Ar在CaA沸石上的等温吸附线；图2是本发明制氧流程图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
本发明利用分子筛变压吸附制氧原理进行制氧。空气中的成份如表1所示，其中主要成份是氮和氧，氮约占78％，氧约占21％，其它成份约占1％。
表1 空气组成
如图1所示，沸石CaA分子筛吸附氮的能力要优于氧，随着压力的增加，二者的吸附能力之差也越来越大。从图1所示的等温吸附线中可以看出在一定压力下，分子筛上氮比氧被优先吸附，分子筛的这一特性为从空气中分离出氧气提供了技术途径。经净化后的空气进入吸附塔后，吸附塔内的分子筛便将其中的氮气吸附在其内部及其表面，而氧气则被分离，并从出氧口输出；分子筛吸附到一定程度时达到饱和，分离氧气的能力也就随之减弱，为了对分子筛进行重复利用还必须将吸附在分子筛上的氮解吸出来，解吸过程需要在常压下进行，使分子筛解吸出氮，并从排氮口排出，为下次分子筛的吸附做准备。
空气进入A吸附塔，氮被吸附塔内分子筛吸附，氧从出氧口输出；当分子筛吸附能力达到饱和时，关断空气输入通道，打开A吸附塔均压通道，降低其压力；当压力降到一定程度后，打开A吸附塔反充通道，将氮排出。在各塔控制阀的控制下，A、B、C、D、E、F吸附塔轮流工作，通过分子筛变压吸附特性，将氮、氧分离开，则可从空气中制取氧气。本发明制氧流程如图2和表2所示，详述如下表2六塔制氧流程表
1.流程1吸附1时，A塔的阀A1打开进气，同时阀A4打开出氧，这时F塔通过阀B3、F3给B塔充压，E塔通过阀C5、E5给C塔充压，D塔的阀D2打开排气；
2.流程2吸附2时，A塔的阀A1继续打开进气，同时阀A4继续打开出氧，部分富氧通过阀A4、B4给B塔充压，这时F塔通过阀C3、F3给C塔充压，E塔通过阀D5、E5给D塔冲洗；3.流程3均压1时，A塔通过阀A5、C5给C塔充压，B塔阀B1打开进气，同时阀B4打开出氧，这时F塔通过阀D3、F3给D塔充压，E塔的阀E2打开排气；4.流程4均压2时，A塔通过阀A3、D3给D塔充压，B塔阀B1继续打开进气，同时阀B4继续打开出氧，部分富氧通过阀B4、C4给C塔充压，F塔通过阀E5、F5给E塔冲洗；5.流程5均压3时，A塔通过阀A3、E3给E塔充压，B塔通过阀B5、D5给D塔充压，C塔的阀C1打开进气，同时阀C4打开出氧，这时F塔的阀F2打开排气；6.流程6顺放时，A塔通过阀A3和F3给F塔冲洗，B塔通过阀B5、E5给E塔充压，C塔的阀C1打开进气，同时阀C4打开出氧，部分富氧通过阀C4、D4给D塔充压；7.流程7逆放时，A塔的阀A2打开排气，B塔通过阀B3、F3给F塔充压，C塔通过阀C5、E5给E塔充压，D塔阀D1打开进气，同时阀D4打开出氧；8.流程8冲洗时，B塔通过阀A5、B5给A塔冲洗，C塔通过阀C3、F3给F塔充压，D塔的阀D1打开进气，同时阀D4打开出氧，部分富氧通过阀D4、E4给E塔充压；9.流程9充压1时，C塔通过阀A5、C5给A塔充压，B塔的阀B2打开排气，D塔通过阀D3、F3给F塔充压，E塔阀E1打开进气，同时阀E4打开出氧；10.流程10充压2时，D塔通过阀A3、D3给A塔充压，C塔通过阀B5、C5给B塔冲洗，E塔的阀E1打开进气，同时阀E4打开出氧，部分富氧通过阀E4、F4给F塔充压；
11.流程11充压3时，E塔通过A3E3阀给A塔充压，D塔通过B5D5阀给B塔充压，C塔的C2阀打开排气，F塔F1阀打开进气，同时F4阀打开出氧；12.流程12充压4时，F塔阀F1打开进气，同时阀F4打开出氧，部分富氧通过阀A3、F3给A塔充压，E塔通过阀B3、E3给B塔充压，D塔通过阀C5、D5给C塔冲洗。
本发明制氧流程，整个周期共分12步，在各塔控制阀的控制下，A、B、C、D、E、F吸附塔轮流工作，通过分子筛变压吸附特性，将氮、氧分离开，则可从空气中制取氧气。使用本发明方法氧收率高达58～65％％、氧浓度为93％±3％，有效的提高制氧水平和工作效率，有效地解决空气稀薄地区的用氧问题。
权利要求
1.一种六塔吸附制氧方法，空气经空压机压缩后进入空气储罐，然后再经冷冻干燥机、分离器及分水滤气器，其特征是，上述滤除掉水分及其它杂质后的空气分别送入六塔制氧主机的A、B、C、D、E、F吸附塔，通过以下步骤进行制氧(1)A塔的阀A1打开进气，同时阀A4打开出氧，这时F塔通过阀B3、F3给B塔充压，E塔通过阀C5、E5给C塔充压，D塔的阀D2打开排气；(2)A塔的阀A1继续打开进气，同时阀A4继续打开出氧，部分富氧通过阀A4、B4给B塔充压，这时F塔通过阀C3、F3给C塔充压，E塔通过阀D5、E5给D塔冲洗；(3)A塔通过阀A5、C5给C塔充压，B塔阀B1打开进气，同时阀B4打开出氧，这时F塔通过阀D3、F3给D塔充压，E塔的阀E2打开排气；(4)A塔通过阀A3、D3给D塔充压，B塔阀B1继续打开进气，同时阀B4继续打开出氧，部分富氧通过阀B4、C4给C塔充压，F塔通过阀E5、F5给E塔冲洗；(5)A塔通过阀A3、E3给E塔充压，B塔通过阀B5、D5给D塔充压，C塔的阀C1打开进气，同时阀C4打开出氧，这时F塔的阀F2打开排气；(6)A塔通过阀A3和F3给F塔冲洗，B塔通过阀B5、E5给E塔充压，C塔的阀C1打开进气，同时阀C4打开出氧，部分富氧通过阀C4、D4给D塔充压；(7)A塔的阀A2打开排气，B塔通过阀B3、F3给F塔充压，C塔通过阀C5、E5给E塔充压，D塔阀D1打开进气，同时阀D4打开出氧；(8)B塔通过阀A5、B5给A塔冲洗，C塔通过阀C3、F3给F塔充压，D塔的阀D1打开进气，同时阀D4打开出氧，部分富氧通过阀D4、E4给E塔充压；(9)C塔通过阀A5、C5给A塔充压，B塔的阀B2打开排气，D塔通过阀D3、F3给F塔充压，E塔阀E1打开进气，同时阀E4打开出氧；(10)D塔通过阀A3、D3给A塔充压，C塔通过阀B5、C5给B塔冲洗，E塔的阀E1打开进气，同时阀E4打开出氧，部分富氧通过阀E4、F4给F塔充压；(11)E塔通过A3E3阀给A塔充压，D塔通过B5D5阀给B塔充压，C塔的C2阀打开排气，F塔F1阀打开进气，同时F4阀打开出氧；(12)F塔阀F1打开进气，同时阀F4打开出氧，部分富氧通过阀A3、F3给A塔充压，E塔通过阀B3、E3给B塔充压，D塔通过阀C5、D5给C塔冲洗。
全文摘要
本发明公开了一种适用于高原并且高效的六塔吸附制氧方法。本发明在加压的条件下和多通旋转分配阀的控制下，空气进入A吸附塔，氮被吸附塔内分子筛吸附，氧从出氧口输出；当分子筛吸附能力达到饱和时，关断空气输入通道，打开A吸附塔均压通道，降低其压力；当压力降到一定程度后，打开A吸附塔反充通道，将氮排出。在多通旋转分配阀的控制下，A、B、C、D、E、F吸附塔轮流工作，通过分子筛变压吸附特性，将氮、氧分离开，则可从空气中制取氧气。使用本发明方法氧收率高达58～65％、氧浓度为93％±3％，有效的提高制氧水平和工作效率，有效地解决空气稀薄地区的用氧问题。
文档编号B01D53/053GK101049911SQ200710057050
公开日2007年10月10日 申请日期2007年3月30日 优先权日2007年3月30日
发明者赵开利, 石梅生, 陈德瑞, 刘洋, 陈平, 孟兴菊, 宋振兴 申请人:中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所