CN107117584A - 一种制氧机及制氧方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制氧机及制氧方法，包括空气压缩机，并联设置的左吸附塔和右吸附塔，氧气储罐；左吸附塔和右吸附塔的进气端分别通过进气电磁阀与空气压缩机的压缩空气进口相连，它们的排气端分别通过总排气电磁阀与氧气储罐的进气口相连；所述左吸附塔和右吸附塔内部分别设有分子筛装置，分子筛装置包括具有上下贯穿的内腔的分子筛筒体、设置分子筛筒体内腔中的分隔件，分隔件与分子筛筒体之间围合形成容纳空间，该容纳空间内填充沸石分子筛，该容纳空间具有曲线形的气流通道。本发明具有结构合理、容积利用率高及分子筛吸附效果好的优点。本发明的制氧方法具有操作方便和控制精确的优点。

Description

一种制氧机及制氧方法
技术领域
本发明涉及空气分离技术领域，具体涉及一种制氧机及制氧方法。
背景技术
PSA制氧机因为其显著的优点而被广大用户所青睐，它广泛地应用于冶金助燃，化工、环保、建材、轻工、水产养殖、生物技术、污水处理等领域。工作原理：制氧机分离空气主要由两个填满分子筛的吸附塔组成，在常温条件下，将压缩空气经过过滤，除水干燥等净化处理后进入吸附塔，在吸附塔中空气中的氮气等被分子筛所吸附，而使氧气在气相中得到富集，从出口流出贮存在氧气缓冲罐中，而在另一塔已完成吸附的分子筛被迅速降压，解析出已吸附的成分，两塔交替循环，即可得到纯度为≥90％的廉价的氧气。
但是现有的制氧机存在如下问题：
1、由于生产过程中可能会用到各种浓度的氧气，而现有的制氧机无法对从氧气缓冲罐输出氧气的浓度进行调节，存在通用性差的缺陷。
2、现有的分子筛桶普遍存在以下问题：因分子筛桶结构不合理，导致桶内的分子筛不能得到充分的利用，而且分子筛再生太频繁，使用寿命因此变短；为此，申请号为CN201620170807.4的实用新型公开了一种新式分子筛桶结构，其分子筛桶体内部成型桶体容置腔，分子筛桶体上端部装设分子筛桶盖，分子筛桶体下端部开设进风口，分子筛桶盖开设出风口；桶体容置腔内嵌装分子筛安装体，分子筛安装体成型至少两个分子筛安装腔室，各分子筛安装腔室内分别嵌装分子筛，分子筛安装体上端部对应各分子筛安装腔室分别开设进气通道，分子筛安装体下端部对应各分子筛腔室分别开设出气通道，各分子筛安装腔室下端部分别嵌装冲孔隔网；这种结构的分子筛桶虽然使得分子筛的利用率得到一定程度的提升，但是多个分子筛安装腔室之间存在间隔，在容积限制的情况下，减少了分子筛的加入量，存在结构不合理和容积利用率低及分子筛吸附效果也有待进一步提升的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制氧机，它还具有结构合理、容积利用率高及分子筛吸附效果好的特点。
进一步地，它能够对从氧气缓冲罐输出氧气的浓度进行调节，具有通用性好的特点。
本发明的第二个目的在于提供一种操作方便和控制精确的制氧方法。
为解决上述问题，本发明的第一个目的所采用的技术方案如下：
一种制氧机，包括空气压缩机，并联设置的左吸附塔和右吸附塔，氧气储罐；左吸附塔和右吸附塔的进气端分别通过进气电磁阀与空气压缩机的压缩空气进口相连，它们的排气端分别通过总排气电磁阀与氧气储罐的进气口相连；其特征在于，所述左吸附塔和右吸附塔内部分别设有分子筛装置，分子筛装置包括具有上下贯穿的内腔的分子筛筒体、设置分子筛筒体内腔中的分隔件，分隔件与分子筛筒体之间围合形成容纳空间，该容纳空间内填充沸石分子筛，该容纳空间具有曲线形的气流通道。
进一步地，所述分隔件由若干个从上往下依次交替设置的第一分隔板和第二分隔板构成，其中，第一分隔板和第二分隔板的中部均设有向上延伸出的圆环柱体，在第一分隔板上位于圆环柱体内部的位置设有贯穿的通孔，在第二分隔板上位于圆环柱体外侧的位置设有环形孔。
进一步地，所述通孔及环形孔中均嵌设有具有若干进气孔的拦截网，所述进气孔的直径小于沸石分子筛的直径。
进一步地，所述左吸附塔和右吸附塔的内部分别以可拆卸连接的方式固定安装有分子筛装置。
进一步地，还包括过滤装置及干燥装置，所述过滤装置及干燥装置依次设置在空气压缩机与进气电磁阀之间的管道上。
进一步地，还包括缓冲罐，所述缓冲罐设置在总排气电磁阀与氧气储罐之间的管道上。
进一步地，所述左吸附塔设有左进气阀、左产气阀、左排气阀；所述右吸附塔设有右进气阀、右产气阀、右排气阀；所述左吸附塔与右吸附图之间还通过均压管路连通，所述均压管路上设有均压阀。
进一步地，还包括氧气浓度调节装置，所述氧气浓度调节装置包括中央处理器、压缩氧气供应装置和氧气浓度传感器；所述压缩氧气供应装置通过一供氧管路与所述氧气储罐连通，所述供氧管路上设置有供氧电磁阀；所述氧气储罐设有输氧管道，所述供氧管路上设置输氧电磁阀；所述氧气浓度传感器设置于所述氧气储罐内；氧气浓度传感器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接，中央处理器的第一信号输出端与供养电磁阀的信号输入端连接，中央处理器的第二信号输出端与输氧电磁阀的信号输入端连接。
为解决上述问题，本发明的第二个目的所采用的技术方案如下：
一种制氧方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)提供本发明第一目的所述的制氧机；
2)空气经空气压缩机压缩后，经过过滤装置、干燥装置进行除杂、干燥后后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未吸附的氧气穿过分子筛装置，经过左产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为50-60秒；左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为10-15秒；均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，富集的氧气经过右产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为50-60秒；左吸附塔中沸石分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸；反之左塔吸附时右塔同时也在解吸；右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循进行下去，从而连续产出高纯度的氧气。
进一步地，还包括氧气浓度调节装置，所述氧气浓度调节装置包括中央处理器、压缩氧气供应装置和氧气浓度传感器；所述压缩氧气供应装置通过一供氧管路与所述氧气储罐连通，所述供氧管路上设置有供氧电磁阀；所述氧气储罐设有输氧管道，所述供氧管路上设置输氧电磁阀；所述氧气浓度传感器设置于所述氧气储罐内；氧气浓度传感器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接，中央处理器的第一信号输出端与供养电磁阀的信号输入端连接，中央处理器的第二信号输出端与输氧电磁阀的信号输入端连接；氧气浓度传感器用于检测氧气储罐内的氧气浓度并将信号传送给中央控制器，中央控制器将氧气浓度信号计算处理后，如果浓度低于预设值，发送信号给供氧电磁阀打开供养电磁阀；当浓度达到预设值时，发送信号给输氧电磁阀打开输氧电磁阀。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明所述左吸附塔和右吸附塔内部分别设有分子筛装置，分子筛装置包括具有上下贯穿的内腔的分子筛筒体、设置分子筛筒体内腔中的分隔件，分隔件与分子筛筒体之间围合形成容纳空间，该容纳空间内填充沸石分子筛，该容纳空间具有曲线形的气流通道，因此，它具有结构合理、容积利用率高及分子筛吸附效果好的优点。本发明的制氧方法具有操作方便和控制精确的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的制氧机的结构示意图；
图2是本发明实施例1所述的分子筛装置的结构示意图；
图3是本发明实施例1的电路原理框图。
其中，1、空气压缩机；2、过滤装置；3、干燥装置；4、进气电磁阀；5、左吸附塔；51、左进气阀；52、左产气阀；53、左排气阀；6、右吸附塔；61、右进气阀；62、右产气阀；63、右排气阀；7、缓冲罐；8、氧气储罐；9、总排气电磁阀；10、均压管路；11、均压阀；100、分子筛装置；110、分子筛筒体；120、分隔件；121、第一分隔板；1211、通孔；122、第二分隔板；1221、环形孔；123、圆环柱体；130、沸石分子筛；140、拦截网；210、中央处理器；220、压缩氧气供应装置；230、氧气浓度传感器；240、供氧电磁阀；250、输氧电磁阀。
具体实施方式
实施例1:
参照图1-3，一种制氧机，包括空气压缩机1，过滤装置2及干燥装置3，并联设置的左吸附塔5和右吸附塔6，缓冲罐7，氧气储罐8；左吸附塔5和右吸附塔6的进气端分别通过进气电磁阀4与空气压缩机1的压缩空气进口相连，它们的排气端分别通过总排气电磁阀9与氧气储罐8的进气口相连；所述过滤装置2及干燥装置3依次设置在空气压缩机1与进气电磁阀4之间的管道上。所述缓冲罐7设置在总排气电磁阀9与氧气储罐8之间的管道上。所述左吸附塔5设有左进气阀51、左产气阀52、左排气阀53；所述右吸附塔6设有右进气阀61、右产气阀62、右排气阀63；所述左吸附塔5与右吸附图之间还通过均压管路10连通，所述均压管路10上设有均压阀11。
所述左吸附塔5和右吸附塔6内部分别设有分子筛装置100，分子筛装置100包括具有上下贯穿的内腔的分子筛筒体110、设置分子筛筒体110内腔中的分隔件120，分隔件120与分子筛筒体110之间围合形成容纳空间，该容纳空间内填充沸石分子筛130，该容纳空间具有曲线形的气流通道。
进一步地，所述分隔件120由若干个从上往下依次交替设置的第一分隔板121和第二分隔板122构成，其中，第一分隔板121和第二分隔板122的中部均设有向上延伸出的圆环柱体123，在第一分隔板121上位于圆环柱体123内部的位置设有贯穿的通孔1211，在第二分隔板122上位于圆环柱体123外侧的位置设有环形孔1221。采用这种结构能够增加空气与沸石分子筛130的接触面积、延长吸附时间，提高容积利用率及分子筛吸附效果。
进一步地，所述通孔1211及环形孔1221中均嵌设有具有若干进气孔的拦截网140，所述进气孔的直径小于沸石分子筛130的直径。通过这样设计，能够避免沸石分子筛130漏出容纳空间。
进一步地，所述左吸附塔5和右吸附塔6的内部分别以可拆卸连接的方式固定安装有分子筛装置100。可拆卸连接的方式具体可以是卡扣连接或螺纹连接。这样设计便于分子筛装置100的更换。
进一步地，还包括氧气浓度调节装置，所述氧气浓度调节装置包括中央处理器210、压缩氧气供应装置220和氧气浓度传感器230；所述压缩氧气供应装置220通过一供氧管路与所述氧气储罐8连通，所述供氧管路上设置有供氧电磁阀240；所述氧气储罐8设有输氧管道，所述供氧管路上设置输氧电磁阀250；所述氧气浓度传感器230设置于所述氧气储罐8内；氧气浓度传感器230的信号输出端与中央处理器210的信号输入端连接，中央处理器210的第一信号输出端与供养电磁阀的信号输入端连接，中央处理器210的第二信号输出端与输氧电磁阀250的信号输入端连接。氧气浓度传感器230用于检测氧气储罐8内的氧气浓度并将信号传送给中央控制器，中央控制器将氧气浓度信号计算处理后，如果浓度低于预设值，发送信号给供氧电磁阀240打开供养电磁阀；当浓度达到预设值时，发送信号给输氧电磁阀250打开输氧电磁阀250。
一种制氧方法，包括以下步骤：
1)提供上述制氧机；
2)空气经空气压缩机压缩后，经过过滤装置、干燥装置进行除杂、干燥后后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左进气阀51进入左吸附塔5，塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛130吸附，未吸附的氧气穿过分子筛装置100，经过左产气阀52、氧气产气阀进入氧气储罐8，这个过程称之为左吸，持续时间为56秒；左吸过程结束后，左吸附塔5与右吸附塔6通过均压阀11连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为12秒；均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右进气阀61进入右吸附塔6，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛130吸附，富集的氧气经过右产气阀62、氧气产气阀进入氧气储罐8，这个过程称之为右吸，持续时间为56秒；左吸附塔5中沸石分子筛130吸附的氧气通过左排气阀53降压释放回大气当中，此过程称之为解吸；反之左塔吸附时右塔同时也在解吸；为使分子筛中降压释放出的氮气完全排放到大气中，氧气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氮气吹出吸附塔；这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的；右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循进行下去，从而连续产出高纯度的氧气。
经过检测，左吸附塔及右吸附塔产出的氧气纯度为94.44％。
实施例2：
本实施例的特点是：制氧机的结构与实施例1相同。
一种制氧方法，包括以下步骤：
1)提供上述制氧机；
2)空气经空气压缩机压缩后，经过过滤装置、干燥装置进行除杂、干燥后后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未吸附的氧气穿过分子筛装置，经过左产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为60秒；左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为15秒；均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，富集的氧气经过右产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为60秒；左吸附塔中沸石分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸；反之左塔吸附时右塔同时也在解吸；为使分子筛中降压释放出的氮气完全排放到大气中，氧气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氮气吹出吸附塔；这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的；右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循进行下去，从而连续产出高纯度的氧气。
经过检测，左吸附塔及右吸附塔产出的氧气纯度为92.34％。
实施例3：
本实施例的特点是：制氧机的结构与实施例1相同。
一种制氧方法，包括以下步骤：
1)提供上述制氧机；
2)空气经空气压缩机压缩后，经过过滤装置、干燥装置进行除杂、干燥后后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未吸附的氧气穿过分子筛装置，经过左产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为:50秒；左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为10秒；均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，富集的氧气经过右产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为50秒；左吸附塔中沸石分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸；反之左塔吸附时右塔同时也在解吸；为使分子筛中降压释放出的氮气完全排放到大气中，氧气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氮气吹出吸附塔；这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的；右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循进行下去，从而连续产出高纯度的氧气。
经过检测，左吸附塔及右吸附塔产出的氧气纯度为93.55％。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种制氧机，包括空气压缩机，并联设置的左吸附塔和右吸附塔，氧气储罐；左吸附塔和右吸附塔的进气端分别通过进气电磁阀与空气压缩机的压缩空气进口相连，它们的排气端分别通过总排气电磁阀与氧气储罐的进气口相连；其特征在于，所述左吸附塔和右吸附塔内部分别设有分子筛装置，分子筛装置包括具有上下贯穿的内腔的分子筛筒体、设置分子筛筒体内腔中的分隔件，分隔件与分子筛筒体之间围合形成容纳空间，该容纳空间内填充沸石分子筛，该容纳空间具有曲线形的气流通道。
2.如权利要求1所述的制氧机，其特征在于，所述分隔件由若干个从上往下依次交替设置的第一分隔板和第二分隔板构成，其中，第一分隔板和第二分隔板的中部均设有向上延伸出的圆环柱体，在第一分隔板上位于圆环柱体内部的位置设有贯穿的通孔，在第二分隔板上位于圆环柱体外侧的位置设有环形孔。
3.如权利要求2所述的制氧机，其特征在于，所述通孔及环形孔中均嵌设有具有若干进气孔的拦截网，所述进气孔的直径小于沸石分子筛的直径。
4.如权利要求3所述的制氧机，其特征在于，所述左吸附塔和右吸附塔的内部分别以可拆卸连接的方式固定安装有分子筛装置。
5.如权利要求4所述的制氧机，其特征在于，还包括过滤装置及干燥装置，所述过滤装置及干燥装置依次设置在空气压缩机与进气电磁阀之间的管道上。
6.如权利要求5所述的制氧机，其特征在于，还包括缓冲罐，所述缓冲罐设置在总排气电磁阀与氧气储罐之间的管道上。
7.如权利要求6所述的制氧机，其特征在于，所述左吸附塔设有左进气阀、左产气阀、左排气阀；所述右吸附塔设有右进气阀、右产气阀、右排气阀；所述左吸附塔与右吸附图之间还通过均压管路连通，所述均压管路上设有均压阀。
8.如权利要求1所述的制氧机，其特征在于，还包括氧气浓度调节装置，所述氧气浓度调节装置包括中央处理器、压缩氧气供应装置和氧气浓度传感器；所述压缩氧气供应装置通过一供氧管路与所述氧气储罐连通，所述供氧管路上设置有供氧电磁阀；所述氧气储罐设有输氧管道，所述供氧管路上设置输氧电磁阀；所述氧气浓度传感器设置于所述氧气储罐内；氧气浓度传感器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接，中央处理器的第一信号输出端与供养电磁阀的信号输入端连接，中央处理器的第二信号输出端与输氧电磁阀的信号输入端连接。
9.一种制氧方法，其特征在于，包括以下步骤：一种制氧方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)提供一种如权利要求7所述的制氧机；
2)空气经空气压缩机压缩后，经过过滤装置、干燥装置进行除杂、干燥后后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，未吸附的氧气穿过分子筛装置，经过左产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为50-60秒；左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为10-15秒；均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氮分子被沸石分子筛吸附，富集的氧气经过右产气阀、氧气产气阀进入氧气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为50-60秒；左吸附塔中沸石分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸；反之左塔吸附时右塔同时也在解吸；右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循进行下去，从而连续产出高纯度的氧气。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括氧气浓度调节装置，所述氧气浓度调节装置包括中央处理器、压缩氧气供应装置和氧气浓度传感器；所述压缩氧气供应装置通过一供氧管路与所述氧气储罐连通，所述供氧管路上设置有供氧电磁阀；所述氧气储罐设有输氧管道，所述供氧管路上设置输氧电磁阀；所述氧气浓度传感器设置于所述氧气储罐内；氧气浓度传感器的信号输出端与中央处理器的信号输入端连接，中央处理器的第一信号输出端与供养电磁阀的信号输入端连接，中央处理器的第二信号输出端与输氧电磁阀的信号输入端连接；氧气浓度传感器用于检测氧气储罐内的氧气浓度并将信号传送给中央控制器，中央控制器将氧气浓度信号计算处理后，如果浓度低于预设值，发送信号给供氧电磁阀打开供养电磁阀；当浓度达到预设值时，发送信号给输氧电磁阀打开输氧电磁阀。
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