真空变压吸附制氧装置

摘要

真空变压吸附制氧装置，包括一套空气过滤系统、一套空气压缩鼓风系统、一套压缩空气冷却系统、四套空气进气切换阀门、一套真空泵系统、两套吸附塔、四套富氧气出气切换阀门、两套串联富氧气缓冲罐；其特征在于：吸附塔包括塔底下部与清洁空气进入管相连的塔底下大锥管、和与塔底下大锥管上端口相连接的塔底下大直管，塔底下大锥管的小锥口朝下并与清洁空气进入管相连，塔底下大直管的上端口与最外层即第N+1层锥桶的下小锥口相连接，最外层锥桶的上大锥口与吸附塔底部的吸附塔壁相连接，第一层至第N层锥桶下端即靠近塔底下大直管上端的端面区的第N层锥桶的半径与第N-1层锥桶的半径之差都不一样。

主权项

真空变压吸附制氧装置，包括一套空气过滤系统、一套空气压缩鼓风系统、一套压缩空气冷却系统、四套空气进气切换阀门、一套真空泵系统、两套吸附塔、四套富氧气出气切换阀门、两套串联富氧气缓冲罐；其特征在于：空气被压缩鼓风系统的鼓风机（2）抽吸进入空气过滤器（1），并经空气过滤器（1）过滤后变成较为清洁的空气，清洁的空气经过鼓风机（2）加压后再经由打开的四套空气进气切换阀门中的二号阀（5）进入到左吸附塔（10），此时，四套空气进气切换阀门中的一号阀（3）、三号阀（6）、四号阀（7）都处于关闭状态，进入到左吸附塔（10）的清洁空气经塔底下部的多个塔底下大锥管（22）、塔底下大直管（23）、多个锥桶，将清洁的空气按设计要求分配并从塔底的锥桶进气孔进入到吸附塔内的分子筛区，塔内靠近塔底的分子筛将清洁空气中的气体状态水分子吸附，然后进入吸附分离分子筛，经过吸附分离分子筛的空气中的氮气被吸附分离分子筛吸附，而使未被吸附的含氧量高的富氧气体经塔顶集气区（29）进入至塔顶出气管（30），然后再经打开的四套富氧气出气切换阀门中的七号阀（14）进入到两套串联富氧气缓冲罐中的前气罐（17），此时，四套富氧气出气切换阀门中的五号阀（12）、六号阀（13）和八号阀（15）关闭，进入到前气罐（17）的富氧气体经两根前后气罐连接管（19）进入到后气罐（20），并经前气罐（17）和后气罐（20）平衡稳压后最后进入到富氧供气总管（18），由富氧供气总管（18）将富氧气体送到使用点；在左吸附塔（10）内的吸附分离分子筛吸附氮气达到饱和后，二号阀（5）关闭、三号阀（6）仍处于关闭，同时一号阀（3）和四号阀（7）打开，一号阀（3）打开的目的是使真空泵（9）经一号阀（3）将左吸附塔（10）内分子筛吸附的气体抽出，使左吸附塔（10）内分子筛再生以备接下来的切换使用，四号阀（7）打开后，使清洁的空气进入到右吸附塔（11）进行吸附分离，从右吸附塔（11）顶部的塔顶集气区（29）和塔顶出气管（30）出来的富氧气体，经在打开四号阀（7）的同时打开的八号阀（15）进入到前气罐（17），此时，六号阀（13）和七号阀（14）处于关闭，但五号阀（12）为打开状态，五号阀（12）打开的目的是使前气罐（17）的富氧气体小部分地被真空泵（9）抽吸返回到左吸附塔（10）将左吸附塔（10）内的分子筛反冲洗再生，从而使左吸附塔（10）内的分子筛恢复到吸附氮气前的最佳状态；在右吸附塔（11）内吸附分离分子筛吸附氮气达到饱和后，又被切换到左吸附塔（10）吸附分离出高氧含量的富氧气体，如此循环往复不断地分离出高氧含量的富氧气体进入到前气罐（17）和后气罐（20），并在前气罐（17）和后气罐（20）稳压平衡后送入到使用端；吸附塔包括塔底下部与清洁空气进入管相连的塔底下大锥管（22）、和与塔底下大锥管（22）上端口相连接的塔底下大直管（23），塔底下大锥管（22）的小锥口朝下并与清洁空气进入管相连，塔底下大直管（23）的上端口与最外层即第N+1层锥桶（32）的下小锥口相连接，最外层即第N+1层锥桶（32）的上大锥口与吸附塔底部的吸附塔壁（31）相连接，吸附塔底部有一块圆形的吸附塔底（26），附塔底（26）具有多组同心圆状环形排布的小孔，这些小孔排布的多组同心圆状环形与吸附塔底（26）下侧连接的多层锥桶相对应，即每两层多层锥桶间的锥桶间隙（25）的吸附塔底（26）圆环区有一组同心圆状环形排布的小孔，这组圆形排布小孔的圆心与吸附塔底（26）圆心重叠，使从每两层多层锥桶间的锥桶间隙（25）经过的清洁空气能顺利地进入到吸附塔内分子筛，所有这些小孔的孔径相同、间距及排布规律一致，从第一层锥桶至第N层锥桶每两层锥桶与吸附塔底（26）连接的间隔距离相等，即第N层锥桶的半径与第N‑1层锥桶的半径之差相同，但这些锥桶下端即靠近塔底下大直管（23）上端的端面区、第N层锥桶的半径与第N‑1层锥桶的半径之差都不一样，其规律为：从吸附塔中心轴的第一层锥桶半径R1与第二层锥桶半径R2之差R1‑R2、比第二层锥桶半径R2与第三层锥桶半径R3之差R2‑R3小D，即（R1‑R2）‑（R2‑R3）=D，第二层锥桶半径R2与第三层锥桶半径R3之差R2‑R3、比第三层锥桶半径R3与第四层锥桶半径R4之差R3‑R4小D，（R2‑R3）‑（R3‑R4）=D，以此类推，（R3‑R4）‑（R4‑R5）=D，（R4‑R5）‑（R5‑R6）=D，······（RN‑2‑RN‑1）‑（RN‑1‑RN）=D；但最外层即第N+1层锥桶（32）下端靠近塔底下大直管（23）上端的端面区的（RN+1‑RN）与（RN‑1‑RN）之差要大于3D，即（RN+1‑RN）‑（RN‑1‑RN）>3D，这样能使通过第二层锥桶进入到吸附塔内分子筛的清洁空气流速要比通过第一层锥桶进入到吸附塔内的清洁空气流速大，使通过第三层锥桶进入到吸附塔内分子筛的清洁空气流速要比通过第二层锥桶进入到吸附塔内的清洁空气流速大，以此类推，使通过第N层锥桶进入到吸附塔内分子筛的清洁空气流速要比通过第N‑1层锥桶进入到吸附塔内的清洁空气流速大，但通过第N+1层锥桶进入到靠近吸附塔壁（31）的清洁空气流速要比通过第N层锥桶进入到吸附塔内的清洁空气流速大的数量、比通过第N层锥桶进入到吸附塔内分子筛的清洁空气流速要比通过第N‑1层锥桶进入到吸附塔内的清洁空气流速大的数量更大；从第N+1层锥桶进入到靠近吸附塔壁（31）的清洁空气有两种方式：一种是安装有与第N层锥桶以内的各层锥桶间隔间的小孔相同孔径和间距的小孔，另一种是在第N+1层锥桶与第N 层锥桶与吸附塔底（26）相连接的圆环区的上侧安装有多根对称的导气管（27），导气管（27）与吸附塔底（26）平面垂直且与吸附塔中心轴线平行，导气管（27）的下端与吸附塔底（26）相连接的圆环区有一个孔与第N+1层锥桶与第N 层锥桶间的锥桶间隙（25）区相连，导气管（27）的内径大于塔底第一至N层锥桶进气小孔（41）的直径，导气管（27）的高度不超过吸附塔的五分之四，导气管（27）的同一侧按相同规律地开有多排导气管喷气侧孔（43），导气管中心轴线与吸附塔中心轴线的连线延长线（38）垂直于吸附塔中心轴线，每排导气管喷气侧孔（43）开在导气管中心轴线与吸附塔中心轴线的连线延长线（38）的同一侧，且每排导气管靠近吸附塔壁（31）的喷气侧孔中心轴线和导气管中心轴线与吸附塔中心轴线的连线延长线的垂直线的夹角为α  （39），α≤72º，导气管靠近吸附塔中心轴线的喷气侧孔中心轴线和导气管中心轴线与吸附塔中心轴线的连线延长线的垂直线的夹角为β（40），β≤60º，从而使从导气管（27）喷出来的清洁空气在靠近吸附塔壁（31）的吸附分离分子筛区形成较小的旋转上升，进而增加空气与吸附分离分子筛的吸附率。