专利名称：压缩氧气的制作方法
技术领域：
本发明涉及氧气的压缩方法及装置。
众所周知，从压力回转吸收(PSA)工厂可获得富氧产物气体。然而这种方法获得的产物气体常为低压，即接近于大气压或约为1或2巴。若氧气PSA工厂在高于常压的气压条件下进料，以使产物气体获得较高压力，则在功率利用方面循环逐渐变得越来越无效，因为空气只含21%氧气，其中一半在PSA工厂里被截获以致于90%的初始压缩能量被浪费。
一种可选择的方法是对氧气产物进行机械压缩。但众知氧气的机械压缩是危险的且能满足所需安全要求的机器很昂贵。
本发明的目的是提供一种压缩氧气的方法和装置，其中对氧气没有直接的机械作用。
据本发明的一个方面，一种压缩氧气的方法包括如下步骤a)在给定压力下将预定量的氧气通过物质床;
b)压缩驱动气体至压力高于该给定氧气的压力;且随后c)将此驱动气体经能产生活塞流动效应的物质床使得驱动气体在没有逆向混合的情况下压缩其中的氧气最终至一预选压力。
据本发明的又一方面，压缩氧气的一种装置包含处于一定压力下的氧气源，在压力条件下将氧气送至装有物质床的容器的管道(当气体流过时，物质床产生活塞流动效应)，以及压缩驱动气体至其压力高于氧气压力的装置，和驱动气体至该容器的通道，设置通道使得流往容器的驱动气体在基本没有逆向混合的情况下压缩氧气。
优选的氧气源是一氧气PSA工厂且驱动气体为空气。
本发明的实施例将通过实施例加以描述。参照附图，其中
图1是压缩氧气装置的示意图;且图2是类似于图1的示意图但显示出修改处。
如图1所示，压缩氧气的装置1包括以压力回转吸收(PSA)工厂2的形式存在，处于压力下的氧气源，示于图1的PSA工厂在本领域中众所周知，但为明确起见下面将作简要叙述。
该PSA工厂2含有两个容器4与6，每一个都含有吸附床和氧化铝层7形式的干燥剂，当处于压力下的空气流经输入线8时，它以众知的方式直接进入容器4，6，其中吸附物剂比起氧气来更优选吸附氮气及二氧化碳且氧化铝层7除去水分，使得富氧的干燥产物气体从PSA工厂2经管道10放出。
交替使用容器4，6使其中一个生产氧气而另一个容器中的吸附剂以众知的方式再生。
通道10延至容器12的底部(如图所示)，容器12装有细分散物质床，该床当气体流过时可产生活塞流动效应。
该说明书所用的“活塞流动效应”是指一流动模型，其中连续的流体颗粒流经物质床时的顺序与进入该床时的顺序相同，即没有逆向混合。适宜的床层物质的例子有细分散颗粒和/或多层筛网和/或熔结成固体的块状物。所用物质应不与氧气发生不利反应且不应为吸附物质。适宜的物质可以是，如青铜。
在其上端(如图所示)，一通道14经容器12至氧气产物接收器16。绕着容器上部(如图)的是它的冷凝器40。
压缩机20，最好是无油压缩机，经管线22与一调浆槽24连接。管子26将调浆槽24的一个出口与装有干燥剂的容器28连接。从容器28伸出的第一根管子30与通道10连接。从容器28伸出的第二根管子32通向大气。闸阀34与36分别控制经管子30与32的空气流动。
使用时，预定量的来自PSA工厂2的产物氧气，如在容器4内生成，经通道10流进容器12。所产生的氧气数量最好由定时装置来控制。当该预定量的氧气进入容器12后，停止氧气流流动，然后驱动气体(如从压缩机20来的空气)经管线22、调浆槽24、管子26、容器28、管子30和闸阀34进入通道10，最终进入容器12。在流经容器28的通道时已被干燥的气流当它流经容器12内的物质床时将表现出活塞流动效应。因此，产物氧气与空气基本上将没有逆向混合。然而，上升至容器12的空气(如图)将压缩氧气且经通道14氧气将被驱出容器12，然后在加压下进入氧气产物接收器。
在空气通过通道14之前空气流动被停止。这可通过定时或对容器12顶部气体的分析来控制。
下一步，打开闸阀34和36去除大部分空气，使物质床被排气至一较低压力，然后该物质用一些产物氧气清吹，该产物氧气由接收器16逆流经过通道14，从上往下流往容器12，因此如图所示，经通道10、闸阀34、管子30、容器28、管子32和闸阀36排至大气。
然后用产物气体来回填容器12内的物质床至PSA排出压力。
任何压缩容器12顶部氧气所产生的热量经冷却器40来除去。
然后用PSA工厂的容器6内产生的氧气来重复该操作循环。
现参照图2，其中相同引用的数码表示了与图1相同的特征。示于图2的实施例没有容器28且干燥剂层7′位于容器12内邻近底部(如图所示)的地方，而且通道42从容器12的低部伸出与管线18相连。因此从容器12清出的高压空气可用作进入PSA工厂2进料空气的一部分。
虽然上述两个实施例中，处于压力下的氧气源是氧气PSA工厂。然而压力下的氧气源也可以是，如低温空气分离单元的氧气。
权利要求
1.一种压缩氧气的方法，包含下述步骤a)在给定压力下将预定量的氧气通过物质床；b)压缩驱动气体至压力高于该氧气的给定压力；且随后c)将该驱动气体流经一可产生活塞流动效应的物质床，使驱动气体压缩那里的氧气至一预定压力使得基本上没有逆向混合。
2.权利要求1所述的方法，其中压缩后的氧气被被冷却且进入氧气产物接收器。
3.权利要求2所述的方法，其中在预定时间后驱动气体流经物质床的通道被阻滞，且从产物接收器来的氧气用作排出气来驱动来自物质床的驱动气体。
4.权利要求1、2或3任一权项所述的方法，其中驱动气体是空气，且在流经床层之前先流经干燥剂。
5.权利要求4所述的方法，其中氧气产于压力回转吸收工厂，且在压缩氧气后，空气回流以形成至少一部分压力回转吸收工厂的进气混合物。
6.用于压缩氧气的装置(1)，其特征在于处于压力下的氧气源(2)作为处于压力下氧气流道的通道(10)至装有物质床的容器12，该床当气体流经时可产生活塞流动效应，用于压缩驱动气体至压力高于氧气压力的装置(20)和用作驱动气体往容器(12)的通道(26，30，10)，该装置使得驱动气体流经容器(12)压缩氧气时基本上没有逆向混合。
7.权利要求6所述的装置，其中物质床包含无吸附剂细分散颗
8.权利要求6所述的装置，其中物质床包含无吸附剂多层筛网。
9.权利要求6所述的装置，其中物质床包含无吸附剂熔结物质块。
10.权利要求6至9任一权项所述的装置，其中装置(40)用于冷却容器(12)。
11.权利要求6至10任一权项所述的装置，其中氧气源是压力回转吸收工厂(2)。
12.权利要求11所述的装置，其中驱动气体是空气，且干燥剂层位于压缩装置(20)与物质床之间。
13.权利要求12所述的装置，其中干燥剂层(7′)位于容器(12)内。
14.权利要求11、12或13所述的装置，其中管子(42)从容器(12)延伸至PSA工厂(2)进料气体混合物的入口，供清吹操作中通过容器(12)驱出的空气。
全文摘要
一种压缩氧气的方法，包括将氧气送入含有细分散物质的容器12，然后驱动气体，如空气被压缩至大于氧气的压力，然后流经容器12和其中的物质床。该床产生的活塞流动效应使得氧气被空气压缩时基本上没有逆向混合。
文档编号F04B37/18GK1072611SQ92113278
公开日1993年6月2日 申请日期1992年11月14日 优先权日1991年11月14日
发明者M·E·加列特, A·拉卡瓦 申请人:英国氧气集团有限公司