CN207002252U - 一种快速氧气制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速氧气制备装置，无油空气压缩机、汽水分离器、初级过滤装置、缓冲罐、氧吸附装置和储氧罐依次管道串联设置；两个碳分子筛吸附柱并排设置，碳分子筛吸附柱进气口端通过管道连接缓冲罐出气口，碳分子筛吸附柱进气口端上设有电磁阀，碳分子筛吸附柱出气口端设有出气管道且出气管道上设有单向阀，出气管道上还设有氧气检测仪，碳分子筛吸附柱侧壁设有开口且通过集气管道连接真空泵进气口，真空泵出气口管道连接储氧罐，集气管道上设有电磁阀，储氧罐出气口管道连接副储罐进气口，副储罐出气口通过回充管道连接碳分子筛吸附柱进气口，回充管道上设有电磁阀和气泵。本实用新型设计巧妙，使用方便，设备造价低，使用寿命长。

Description

一种快速氧气制备装置

技术领域

本实用新型属于气体制备设备技术领域，尤其涉及一种快速氧气制备装置。

背景技术

氧在自然界中分布最广，占地壳质量的48.6％，是丰度最高的元素。在烃类的氧化、废水的处理、冶金、火箭推进剂以及航空、航天和潜水中供动物及人进行呼吸等方面均需要用氧。动物呼吸、燃烧和一切氧化过程(包括有机物的腐败)都消耗氧气，空气中的氧能通过植物的光合作用不断地得到补充。在金属的切割和焊接中，是用纯度93.5％-99.2％的氧气与可燃气(如乙炔)混合，产生极高温度的火焰，从而使金属熔融。因此，氧气在人们的工作和日常生活中均会应用的氧气，其应用范围也越来越广。

可是现在氧气制备的过程成本比较高，生产量小，比如说电解水，虽然制备氧的纯度比较高，可是成本太大，不能大量制备。其他化学方式制备氧气，氧气的纯度很低，而且原料有限，制备过程中产生的气体不能得到很好的应用，造成资源的浪费。

现有技术中，也有应用空分设备将空气中的氧气进行分离和制备，目前可应用碳分子筛吸附柱对空气中氧气进行吸附后再解吸附，但由于碳分子筛吸附柱中存在一定空隙，在氧气制备过程中，会在空隙内滞留一部分空气，从而仅应用碳分子筛吸附柱难以达到较高纯度，必须添加后续加工设备再进行提纯，必然增加了设备制造成本，且降低了氧气制备效率。

因此，现有技术中存在上述的技术缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种快速氧气制备装置，旨在解决现有技术中应用碳分子筛吸附柱难以达到直接纯化，需要增加设备，并提高了设备制造成本的问题。

本实用新型是这样实现的：

一种快速氧气制备装置，包括无油空气压缩机、汽水分离器、初级过滤装置、缓冲罐、氧吸附装置和储氧罐，所述无油空气压缩机出气口管道连接汽水分离器的进气口，所述汽水分离器的出气口管道连接初级过滤装置进气口，所述初级过滤装置出气口管道连接缓冲罐进气口，所述缓冲罐出气口管道连接氧吸附装置进气口，所述氧吸附装置出气口管道连接储氧罐；

所述氧吸附装置包括碳分子筛吸附柱、电磁阀、氧气检测仪、真空泵、单向阀、副储罐和气泵，两个所述碳分子筛吸附柱并排设置，所述碳分子筛吸附柱进气口端通过管道连接所述缓冲罐出气口，所述碳分子筛吸附柱进气口端上设有电磁阀，所述碳分子筛吸附柱出气口端设有出气管道且出气管道上设有单向阀，所述出气管道上还设有氧气检测仪，所述碳分子筛吸附柱侧壁设有开口且通过集气管道连接真空泵进气口，所述真空泵出气口管道连接储氧罐，所述集气管道上设有电磁阀，所述储氧罐出气口管道连接副储罐进气口，所述副储罐出气口通过回充管道连接碳分子筛吸附柱进气口，所述回充管道上设有电磁阀和气泵。

优选的，还包括氧气接入口和单向阀，所述氧气接入口设于所述缓冲罐和氧吸附装置之间管道上，所述氧气接入口上游管道上设有单向阀。

优选的，所述初级过滤装置包括箱体、活性炭层和5A分子筛层，所述箱体内底部设有活性炭层，所述活性炭层上方设有5A分子筛层，所述活性炭层和5A分子筛层之间设有不锈钢网，所述箱体上下两端分别设有出气口和进气口。

优选的，还包括充装排，所述储氧罐出气口端连接有充装排。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型相对于现有技术，通过应用碳分子筛吸附柱和回充设备合用，可在对碳分子筛吸附柱抽真空收集氧气之前，通过副储罐对碳分子筛吸附柱进行氧气回充，排挤掉存在于碳分子筛吸附柱空隙中的空气，降低空气对氧气收集纯度的影响，可使氧气纯度达到99％以上。本实用新型结构简单，设计巧妙，使用方便，设备造价低，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型初级过滤装置的剖视图；

图中：1无油空气压缩机；2汽水分离器；3初级过滤装置；31箱体；32活性炭层；335A分子筛层；4缓冲罐；5氧吸附装置；51碳分子筛吸附柱；52电磁阀；53氧气检测仪；54真空泵；55单向阀；56副储罐；57气泵；58出气管道；59集气管道；50回充管道；6储氧罐；7氧气接入口；8充装排。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型的一种快速氧气制备装置，包括无油空气压缩机1、汽水分离器2、初级过滤装置3、缓冲罐4、氧吸附装置5和储氧罐6，所述无油空气压缩机1出气口管道连接汽水分离器2的进气口，无油空气压缩机1和汽水分离器2均采用市售产品，可分别对空气进行压缩和气液分离，方便除去空气中的水分等。所述汽水分离器2的出气口管道连接初级过滤装置3进气口，所述初级过滤装置3出气口管道连接缓冲罐4进气口，所述缓冲罐4出气口管道连接氧吸附装置5进气口，所述氧吸附装置5出气口管道连接储氧罐6；

所述氧吸附装置5包括碳分子筛吸附柱51、电磁阀52、氧气检测仪53、真空泵54、单向阀55、副储罐56和气泵57，两个所述碳分子筛吸附柱51并排设置，两个碳分子筛吸附柱51的设置能够提高工作效率，当一个处在吸附氧气状态时，另一个则进行解吸附收集氧气，两个可交替进行，不耽误氧气制备工作。所述碳分子筛吸附柱51进气口端通过管道连接所述缓冲罐4出气口，所述碳分子筛吸附柱51进气口端上设有电磁阀52，所述碳分子筛吸附柱51出气口端设有出气管道58且出气管道58上设有单向阀55，从而从缓冲罐4排出的空气进入到碳分子筛吸附柱51中，氧分子被吸附在碳分子筛吸附柱51上，而氮气和其他稀有气体成分则从出气管道58排出。所述出气管道58上还设有氧气检测仪53，氧气检测仪53采用市售产品，具体的，本技术方案中采用北京天创尚邦仪器设备有限公司生产的CY30B型泵吸式氧气检测仪53，可对出气管道58上排出的气体进行氧气浓度的检测。所述碳分子筛吸附柱51侧壁设有开口且通过集气管道59连接真空泵54进气口，是在碳分子筛吸附柱51进行吸附完成后，通过连接真空泵54对碳分子筛进行解吸附，并对解吸附下来的氧气进行收集到储氧罐6中。所述真空泵54出气口管道连接储氧罐6，所述集气管道59上设有电磁阀52，所述储氧罐6出气口管道连接副储罐56进气口，所述副储罐56出气口通过回充管道50连接碳分子筛吸附柱51进气口，所述回充管道50上设有电磁阀52和气泵57。储氧罐6中的部分氧气通过管道传送给副储罐56，当需要回充氧气时，副储罐56中的氧气则通过回充管道50上的气泵57将氧气回充到碳分子筛吸附柱51中，排挤空隙中的空气。

更进一步的，还包括氧气接入口7和单向阀55，所述氧气接入口7设于所述缓冲罐4和氧吸附装置5之间管道上，所述氧气接入口7上游管道上设有单向阀55。具体的，在氧气接入口7上也设置手动阀门，在需要充氧气时开启。具体在使用时，首次制备氧气时，储氧罐6中无氧气存在，在需要回充时，则通过氧气接入口7连接外置的氧气瓶等为碳分子筛吸附柱51进行回充氧气。而在生产开始后，储氧罐6和副储罐56中有氧气存在时，则可不必再用氧气接入口7，而应用副储罐56进行回充即可。设置的单向阀55有效防止氧气回充时，出现逆流。

更进一步的，如图2，所述初级过滤装置3包括箱体31、活性炭层32和5A分子筛层33，所述箱体31内底部设有活性炭层32，所述活性炭层32上方设有5A分子筛层33，所述活性炭层32和5A分子筛层33之间设有不锈钢网，所述箱体31上下两端分别设有出气口和进气口。活性炭层32起到除尘吸附作用，防止空气中飞尘等影响设备运行，5A分子筛层33具有吸附剩余水分和二氧化碳等大分子的作用，而允许氧气成分经过，因此，初级过滤装置3起到过滤除尘、干燥和除二氧化碳等的作用。

更进一步的，还包括充装排8，所述储氧罐6出气口端连接有充装排8。充装排8的设计，能够使制备好的氧气通过充装排8储存在氧气瓶中，方便进行运输和使用。

本实用新型的使用原理如下：

无油空气压缩机1吸收空气到氧气制备设备中，首先进入到汽水分离器2中实现气液分离，对空气起到干燥的作用，空气进一步进入到初级过滤装置3中，在通过活性炭层32和5A分子筛层33时，可将空气中的飞尘杂质、水分和二氧化碳等进行吸附，不仅干净了空气，且实现了进一步的干燥；进一步的，空气经过缓冲罐4则进入到氧吸附装置5中，且两个并排设置的碳分子筛吸附柱51可间隔一定时间交替工作，具体的工作过程如下：

通过氧气检测仪53检测一个出气管道58上氧气浓度，当氧气浓度与空气中氧气浓度相同时，则表明这一个碳分子筛吸附柱51的氧气吸附饱和，此时，关闭这一个碳分子筛吸附柱51进气口上的电磁阀52，开启回充管道50上电磁阀52和气泵57，将副储罐56中部分氧气回充到这一个碳分子筛吸附柱51中，将空隙中的空气排挤出并从这一个碳分子筛吸附柱51出气管道58上排出，并通过氧气检测仪53对出气进行检测，当检测到氧气浓度等于或略小于副储罐56中氧气浓度时，此时关闭回充管道50上的气泵57和电磁阀52，开启集气管道59上的电磁阀52和真空泵54，可对这一个碳分子筛吸附柱51进行解吸附并对氧气进行收集到储氧罐6中，当解吸附完成后，关闭这一个碳分子筛吸附柱51上集气管道59上电磁阀52，开启进气口端的电磁阀52，继续进行氧吸附过程。在上述这一个碳分子筛吸附柱51吸附和解吸附过程中，另一个碳分子筛吸附柱51在进行吸附工作，两者交替进行吸附和解吸附的过程，使整个氧气制备工作持续进行。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型相对于现有技术，通过应用碳分子筛吸附柱51和回充设备合用，可在对碳分子筛吸附柱51抽真空收集氧气之前，通过副储罐56对碳分子筛吸附柱51进行氧气回充，排挤掉存在于碳分子筛吸附柱51空隙中的空气，降低空气对氧气收集纯度的影响，可使氧气纯度达到99％以上。本实用新型结构简单，设计巧妙，使用方便，设备造价低，使用寿命长。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种快速氧气制备装置，其特征在于：包括无油空气压缩机、汽水分离器、初级过滤装置、缓冲罐、氧吸附装置和储氧罐，所述无油空气压缩机出气口管道连接汽水分离器的进气口，所述汽水分离器的出气口管道连接初级过滤装置进气口，所述初级过滤装置出气口管道连接缓冲罐进气口，所述缓冲罐出气口管道连接氧吸附装置进气口，所述氧吸附装置出气口管道连接储氧罐；

所述氧吸附装置包括碳分子筛吸附柱、电磁阀、氧气检测仪、真空泵、单向阀、副储罐和气泵，两个所述碳分子筛吸附柱并排设置，所述碳分子筛吸附柱进气口端通过管道连接所述缓冲罐出气口，所述碳分子筛吸附柱进气口端上设有电磁阀，所述碳分子筛吸附柱出气口端设有出气管道且出气管道上设有单向阀，所述出气管道上还设有氧气检测仪，所述碳分子筛吸附柱侧壁设有开口且通过集气管道连接真空泵进气口，所述真空泵出气口管道连接储氧罐，所述集气管道上设有电磁阀，所述储氧罐出气口管道连接副储罐进气口，所述副储罐出气口通过回充管道连接碳分子筛吸附柱进气口，所述回充管道上设有电磁阀和气泵。

2.如权利要求1所述的快速氧气制备装置，其特征在于：还包括氧气接入口和单向阀，所述氧气接入口设于所述缓冲罐和氧吸附装置之间管道上，所述氧气接入口上游管道上设有单向阀。

3.如权利要求2所述的快速氧气制备装置，其特征在于：所述初级过滤装置包括箱体、活性炭层和5A分子筛层，所述箱体内底部设有活性炭层，所述活性炭层上方设有5A分子筛层，所述活性炭层和5A分子筛层之间设有不锈钢网，所述箱体上下两端分别设有出气口和进气口。

4.如权利要求3所述的快速氧气制备装置，其特征在于：还包括充装排，所述储氧罐出气口端连接有充装排。