專利名稱：變壓吸附連續(xù)制氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓吸附空氣分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及以空氣為原料，用變壓吸附技術(shù)制取氧氣方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的變壓吸附空氣分離制取氧氣裝置不管是采用真空解吸流程，還是高壓流程，都采用一步吸附；在制取較高純度的氧氣時，為了保證氧氣的純度，在吸附劑還未充分吸附氮氣就切換出吸附步驟進(jìn)入均壓或抽空或逆放步驟，造成氧氣回收率低，對于氧氣回收率較高的真空流程在制取93％純度的氧氣時，氧氣的回收率僅為40％～60％。對于氧氣逆放流程在制取93％純度的氧氣時，氧氣的回收率僅為15％～40％。這是造成變壓吸附空氣分離制氧裝置能耗大，制取的氧氣成本高的主要原因。
CN1142006C專利公開了采用兩段變壓吸附技術(shù)從空氣中生產(chǎn)富氧的方法，可以提高氧氣的回收率，但由于采用了兩段串聯(lián)吸附，需要四個以上的吸附塔和中間緩沖罐，存在流程復(fù)雜，程控閥門多，裝置建設(shè)投資大的缺點，同時由于第二段吸附塔中吸附劑未能充分吸附氮氣造成吸附劑使用效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能有效的提高變壓吸附制氧裝置的氧氣回收率，降低制取氧氣的能耗，從而降低制氧成本的方法。
本發(fā)明采用在至少三個裝填有由13X分子篩、5A分子篩、鋰分子篩、其他制氧分子篩中的一種或幾種和活性氧化鋁組成的吸附劑的吸附床的變壓吸附系統(tǒng)中，原料空氣首先進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，完成吸附步驟2，所產(chǎn)生的富氧氣通過程控閥進(jìn)入吸附塔B進(jìn)行再次吸附，完成吸附步驟1，之后系統(tǒng)自動切換到吸附步驟2，吸附步驟2完成后，自動切換到進(jìn)入均壓降步驟，逆放或抽空或(抽空+沖洗)步驟和均壓升步驟。充壓步驟，均壓步驟，之后再進(jìn)入吸附步驟1，在最高次吸附步驟完成進(jìn)入均壓步驟時，原料空氣進(jìn)入處于次高次吸附步驟的吸附塔，以使原料空氣的輸入和產(chǎn)品氧氣的輸出保持連續(xù)，照此循環(huán)連續(xù)運行得到產(chǎn)品氧氣和氮氣。以此類推可以五塔，六塔直至由更多吸附塔組成的流程。
在本發(fā)明中，進(jìn)入吸附床的壓縮空氣壓力表壓為-0.02～1Mpa；均壓終壓力表壓為-0.5～0.6Mpa；抽空壓力表壓為0Mpa～-0.09Mpa，采用多步吸附使吸附塔中裝填的吸附劑在進(jìn)入均壓和抽空或逆放(或抽空+沖洗)再生步驟前充分吸附氮氣，提高了吸附劑的使用效率，使氧氣純度保持在60％～95％范圍內(nèi)并可任意調(diào)整，同時降低解吸氣中氧氣含量提高氧氣回收率，使氧氣回收率在55％～90％范圍內(nèi)，并從解吸氣中獲得富氮產(chǎn)品氣，氮氣純度為85％～98％。
本發(fā)明采用從吸附床的空氣進(jìn)口端對吸附床進(jìn)行抽空，并且在吸附塔抽空步驟中可以選擇引入另一吸附塔的均壓氣或產(chǎn)品氧氣對抽空的吸附塔進(jìn)行與吸附步驟氣流方向相反的沖洗。
本發(fā)明的均壓步驟采用吸附塔出口對另一吸附塔出口均壓或者是吸附塔進(jìn)口對另一吸附塔進(jìn)口均壓，或兩種方式同時進(jìn)行。
本發(fā)明的充壓步驟采用壓縮空氣從吸附床進(jìn)口進(jìn)入吸附床或產(chǎn)品氧氣從吸附床出口端進(jìn)入吸附床對吸附床進(jìn)行充壓或壓縮空氣和產(chǎn)品氧氣同時對吸附塔進(jìn)行充壓。
本發(fā)明在均壓降步驟結(jié)束后，如果壓力高于大氣壓，則增加逆放步驟，或逆放后再進(jìn)行抽空或抽空加沖洗降低均壓降后吸附塔的壓力，使吸附劑吸附的氮氣徹底解吸，得到產(chǎn)品氮氣。
在大規(guī)模的制氧裝置中，本發(fā)明的變壓器吸附系統(tǒng)可以是由兩個或兩個以上的三塔或三塔以上的變壓吸附單元并聯(lián)組成。
本發(fā)明與現(xiàn)有變壓吸附空分制氧法相比較，具有如下明顯特點采用兩次或兩次以上的多次串級吸附，提高了吸附劑的利用率，提高了變壓吸附制氧裝置氧氣的回收率及制氧量，降低了變壓吸附空氣分離制氧的能耗。在工藝流程上實現(xiàn)了原料空氣輸入和產(chǎn)品氧氣輸出的連續(xù)，避免了原料空氣和產(chǎn)品氧氣的壓力和流量波動。在獲得產(chǎn)品氧氣的同時可以得到85％～98％純度的氮氣作為第二產(chǎn)品氣。


圖1是本發(fā)明實施例1的工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明實施例2的工藝流程圖。
圖3是本發(fā)明實施例3的工藝流程圖。
圖4是本發(fā)明實施例4的工藝流程圖。
圖5是本發(fā)明實施例5的工藝流程圖。
圖6是本發(fā)明實施例6的工藝流程圖。
圖7是本發(fā)明實施例7的工藝流程圖。
圖8是本發(fā)明實施例1，2，4的工藝步驟運行程序表。
圖9是本發(fā)明實施例3的工藝步驟運行程序表。
圖10是本發(fā)明實施例5的工藝步驟運行程序表。
圖11是本發(fā)明實施例6的工藝步驟運行程序表。
圖12是本發(fā)明實施例7的工藝步驟運行程序表。
其中，圖8中的附圖標(biāo)記為A1---吸附步驟1，進(jìn)一步吸附由吸附步驟2送來富氧氣中的氮以獲得產(chǎn)品氧氣，在吸附步驟1的后部分直接吸附原料空氣中的氮獲得產(chǎn)品氧氣。
A2---吸附步驟2，吸附原料空氣中的氮，并送到吸附步驟1進(jìn)一步吸附氮。
ED---均壓降步驟，將吸附2步驟完成后吸附塔中的富氧氣體輸送到抽空完成后的低壓吸附塔。
ER---均壓升步驟，用均壓降步驟的氣體來提高抽空后吸附塔的壓力。
V---抽空步驟，利用真空泵降低均壓降后吸附塔的壓力，使吸附的氮解吸出吸附劑并得到產(chǎn)品氮氣。
圖9中的附圖標(biāo)記為A1---吸附步驟1，進(jìn)一步吸附由吸附步驟2送來富氧氣中的氮以獲得產(chǎn)品氧氣，在吸附步驟1的后部分直接吸附原料空氣中的氮獲得產(chǎn)品氧氣。
A2---吸附步驟2，吸附原料空氣中的氮，并送到吸附步驟1進(jìn)一步吸附氮。
ED---均壓降步驟，將吸附2步驟完成后吸附塔中的富氧氣體輸送到抽空完成后的低壓吸附塔。
ER---均壓升步驟，用均壓降步驟的氣體來提高抽空后吸附塔的壓力。
V---抽空步驟，利用真空泵降低均壓降后吸附塔的壓力，使吸附的氮解吸出吸附劑并得到產(chǎn)品氮氣。
CX---在抽空末期，利用引入少量產(chǎn)品氧對吸附劑進(jìn)行沖洗，使吸附劑吸附的氮解吸更徹底。
圖10中的附圖標(biāo)記為A1---吸附步驟1，進(jìn)一步吸附由吸附步驟2送來富氧氣中的氮以獲得產(chǎn)品氧氣，在吸附步驟1的后部分直接吸附原料空氣中的氮獲得產(chǎn)品氧氣。
A2---吸附步驟2，吸附原料空氣中的氮，并送到吸附步驟1進(jìn)一步吸附氮。
ED---均壓降步驟，將吸附2步驟完成后吸附塔中的富氧氣體輸送到抽空完成后的低壓吸附塔。
ER---均壓升步驟，用均壓降步驟的氣體來提高抽空后吸附塔的壓力。
D---逆放步驟，降低均壓降后吸附塔的壓力，使吸附的氮解吸出吸附劑并得到產(chǎn)品氮氣。
圖11中的附圖標(biāo)記為A1---吸附步驟1，進(jìn)一步吸附由吸附步驟2送來富氧氣中的氮以獲得產(chǎn)品氧氣，在吸附步驟1的后部分直接吸附原料空氣中的氮獲得產(chǎn)品氧氣。
A2---吸附步驟2，吸附原料空氣中的氮，并送到吸附步驟1進(jìn)一步吸附氮。
ED---均壓降步驟，將吸附2步驟完成后吸附塔中的富氧氣體輸送到抽空完成后的低壓吸附塔。
ER---均壓升步驟，用均壓降步驟的氣體來提高抽空后吸附塔的壓力。
D---逆放步驟，降低均壓降后吸附塔的壓力，使吸附的氮解吸出吸附劑并得到產(chǎn)品氮氣。
CX---在逆放后，利用引入少量產(chǎn)品氧對吸附劑進(jìn)行沖洗，使吸附劑吸附的氮解吸更徹底。
圖12中的附圖標(biāo)記為A1---吸附步驟1，進(jìn)一步吸附由吸附步驟2送來富氧氣中的氮以獲得產(chǎn)品氧氣，在吸附步驟1的后部分直接吸附原料空氣中的氮獲得產(chǎn)品氧氣。
A2---吸附步驟2，再次吸附由吸附步驟3送來富氧氣中的氮氣并送到吸附步驟1進(jìn)一步吸附氮。
A3---吸附步驟3，吸附原料空氣中的氮，并送到吸附步驟2再次吸附氮。
ED---均壓降步驟，將吸附2步驟完成后吸附塔中的富氧氣體輸送到抽空完成后的低壓吸附塔。
ER---均壓升步驟，用均壓降步驟的氣體來提高抽空后吸附塔的壓力。
V---抽空步驟，利用真空泵降低均壓降后吸附塔的壓力，使吸附的氮解吸出吸附劑并得到產(chǎn)品氮氣。
CX---在抽空末期，利用引入少量產(chǎn)品氧對吸附劑進(jìn)行沖洗，使吸附劑吸附的氮解吸更徹底。
具體實施例方式
下面利用以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實施例1實施例1原料空氣組成％(V)(干基不包括水)如下表

原料空氣溫度≤40℃原料空氣壓力0.00Mpa，吸附塔吸附步驟壓力-0.02Mpa。
真空解吸終吸附塔壓力-0.09Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由3個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐以及相應(yīng)的管道和程控閥和真空泵、氧氣壓縮機(jī)構(gòu)成。原料空氣被產(chǎn)品氧氣壓縮機(jī)吸入本裝置，通過程控閥KV1A從下至上進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，氧含量高于80％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2B流出吸附塔后經(jīng)氧氣壓縮機(jī)加壓，再經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔C通過開啟程控閥KV4C由真空泵對吸附塔進(jìn)行抽空，抽空得到的含氮98％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；當(dāng)吸附塔A中分子篩的氮吸附飽和或接近飽和時，關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附2步驟，開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B并通過程控閥KV2B從吸附塔B繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時關(guān)閉程控閥KV4C，開啟程控閥KV3A和KV3C使吸附塔A中的氣體流入吸附塔C，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔C的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔C的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3C，開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A利用真空泵對吸附塔A進(jìn)行抽空同樣抽空得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔C充壓完成后，關(guān)閉程控閥KV2B，開啟程控閥KV5B使吸附塔B進(jìn)入吸附2步驟、吸附塔C進(jìn)入吸附1步驟此時原料空氣進(jìn)入吸附塔B，從吸附塔C的非吸附相獲得產(chǎn)品氧氣。按照此敘述的規(guī)律和圖8的工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得80％純度的氧氣和98％純度的氮氣。
實施例2實施例2的原料空氣組成％(V)(干基不包括水)

原料空氣溫度≤40℃原料空氣壓力0.02Mpa真空解吸終吸附塔壓力-0.06Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由3個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐、1個真空罐以及相應(yīng)的管道和程控閥和真空泵構(gòu)成。0.02Mpa的壓縮空氣進(jìn)入本裝置，通過程控閥KV1A從下至上進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，氧含量高于87％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2B流出吸附塔后經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔C通過開啟程控閥KV4C由真空泵對吸附塔進(jìn)行抽空，抽空得到的含氮90％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；當(dāng)吸附塔A中分子篩的氮吸附飽和或接近飽和時，關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附2步驟，開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B并通過程控閥KV2B從吸附塔B繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時關(guān)閉程控閥KV4C，開啟程控閥KV3A和KV3C使吸附塔A中的氣體流入吸附塔C，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔C的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔C的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3C，開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A利用真空泵對吸附塔A進(jìn)行抽空同樣抽空得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔C充壓完成后，關(guān)閉程控閥KV2B，開啟程控閥KV5B使吸附塔B進(jìn)入吸附2步驟、吸附塔C進(jìn)入吸附1步驟此時原料空氣進(jìn)入吸附塔B，從吸附塔C的非吸附相獲得產(chǎn)品氧氣。按照此敘述的規(guī)律和圖8工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得87％純度的氧氣和90％純度的氮氣。
實施例3實施例3的原料空氣組成％(V)(干基不包括水)

原料空氣溫度≤45℃原料空氣壓力0.04Mpa真空解吸終吸附塔壓力-0.04Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由3個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐以及相應(yīng)的管道和程控閥和真空泵構(gòu)成。0.02Mpa的壓縮空氣進(jìn)入本裝置，通過程控閥KV1A從下至上進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，氧含量高于93％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2B流出吸附塔后經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔C通過開啟程控閥KV4C由真空泵對吸附塔進(jìn)行抽空，在抽空后期開啟程控閥KV2C引入氧氣對吸附塔C進(jìn)行抽空沖洗，抽空得到的含氮90％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；吸附到吸附塔A中分子篩的氮吸附接近飽和時關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附2步驟，開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B并通過程控閥KV2B從吸附塔B繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時開啟程控閥KV3A和KV3C使吸附塔A中的氣體流入吸附塔C，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔C的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔C的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3C，開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A利用真空泵對吸附塔A進(jìn)行抽空，同樣在抽空后期開啟程控閥KV2A引入氧氣對吸附塔A進(jìn)行抽空沖洗，抽空得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔C充壓完成后，關(guān)閉程控閥KV2B，開啟程控閥KV5B使吸附塔B進(jìn)入吸附2步驟、吸附塔C進(jìn)入吸附1步驟按照此敘述的規(guī)律和圖9工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得93％純度的氧氣和90％純度的氮氣。
實施例4實施例4的原料空氣組成％(V)(干基不包括水)

原料空氣溫度≤45℃
原料空氣壓力0.05Mpa真空解吸終吸附塔壓力-0.03Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由3個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐以及相應(yīng)的管道和程控閥和真空泵構(gòu)成。0.05Mpa的原料空氣進(jìn)入本裝置，通過程控閥KV1A從下至上進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，氧含量高于90％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2B流出吸附塔后經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔C通過開啟程控閥KV4C由真空泵對吸附塔進(jìn)行抽空，抽空得到的含氮95％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；當(dāng)吸附塔A中分子篩的氮吸附飽和或接近飽和時，關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附2步驟，開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B并通過程控閥KV2B從吸附塔B繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時關(guān)閉程控閥KV4C，開啟程控閥KV3A和KV3C使吸附塔A中的氣體流入吸附塔C，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔C的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔C的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3C，開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A利用真空泵對吸附塔A進(jìn)行抽空同樣抽空得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔C充壓完成后，關(guān)閉程控閥KV2B，開啟程控閥KV5B、KV2C使吸附塔B進(jìn)入吸附2步驟、吸附塔C進(jìn)入吸附1步驟此時原料空氣進(jìn)入吸附塔B，從吸附塔C的非吸附相獲得產(chǎn)品氧氣。按照此敘述的規(guī)律和圖9工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得90％純度的氧氣和95％純度的氮氣。
實施例5實施例5的原料空氣組成％(V)(干基不包括水)

原料空氣溫度≤45℃原料空氣壓力0.3Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由3個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐以及相應(yīng)的管道和程控閥構(gòu)成。0.3Mpa的原料空氣進(jìn)入本裝置，通過程控閥KV1A從下至上進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，氧含量高于85％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2B流出吸附塔后經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔C通過開啟程控閥KV4C進(jìn)行逆放，逆放得到的含氮90％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；當(dāng)吸附塔A中分子篩的氮吸附飽和或接近飽和時，關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附2步驟，開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B并通過程控閥KV2B從吸附塔B繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時關(guān)閉程控閥KV4C，開啟程控閥KV3A和KV3C使吸附塔A中的氣體流入吸附塔C，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔C的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔C的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3C，開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A對吸附塔A進(jìn)行逆放步驟同樣逆放步驟得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔C充壓完成后，關(guān)閉程控閥KV2B，開啟程控閥KV5B使吸附塔B進(jìn)入吸附2步驟、吸附塔C進(jìn)入吸附1步驟此時原料空氣進(jìn)入吸附塔B，從吸附塔C的非吸附相獲得產(chǎn)品氧氣。按照此敘述的規(guī)律和圖10的工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得85％純度的氧氣和90％純度的氮氣。
實施例6實施例6的原料空氣組成％(V)(干基不包括水)

原料空氣溫度≤45℃原料空氣壓力0.6Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由3個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐以及相應(yīng)的管道和程控閥構(gòu)成。0.6Mpa的原料空氣進(jìn)入本裝置，通過程控閥KV1A從下至上進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，氧含量高于93％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2B流出吸附塔后經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔C通過開啟程控閥KV4C進(jìn)行逆放，逆放后開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行沖洗，逆放和沖洗得到的含氮87％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；當(dāng)吸附塔A中分子篩的氮吸附飽和或接近飽和時，關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附2步驟，開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B并通過程控閥KV2B從吸附塔B繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時關(guān)閉程控閥KV4C，開啟程控閥KV3A和KV3C使吸附塔A中的氣體流入吸附塔C，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔C的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔C的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3C，開啟程控閥KV2C對吸附塔C進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A對吸附塔A進(jìn)行逆放步驟同樣在逆放步驟完成后開啟程控閥KV2A對吸附塔A進(jìn)行沖洗，逆放和沖洗步驟得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔C充壓完成后，關(guān)閉程控閥KV2B，開啟程控閥KV5B使吸附塔B進(jìn)入吸附2步驟、吸附塔C進(jìn)入吸附1步驟此時原料空氣進(jìn)入吸附塔B，從吸附塔C的非吸附相獲得產(chǎn)品氧氣。按照此敘述的規(guī)律和圖11的工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得93％純度的氧氣和87％純度的氮氣。
實施例7實施例7的原料空氣組成％(V)(干基不包括水)

原料空氣溫度≤40℃原料空氣壓力0.03Mpa真空解吸終吸附塔壓力-0.06Mpa本發(fā)明的變壓吸附空分制氧裝置由4個裝填有活性氧化鋁和分子篩吸附劑的吸附塔和1個產(chǎn)品氧氣緩沖罐、1個產(chǎn)品氮氣緩沖罐以及相應(yīng)的管道和程控閥和真空泵構(gòu)成。0.03Mpa的壓縮空氣進(jìn)入本裝置，通過程控閥KV1A從上至下進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，富氧氣從吸附床上端經(jīng)程控閥KV5A和管道進(jìn)入吸附塔B，富氧氣中的氮被吸附塔B中的分子篩進(jìn)一步吸附，再經(jīng)程控閥KV5B進(jìn)入吸附塔C對氣體中的氮進(jìn)行再次吸附。氧含量高于95％的產(chǎn)品氧氣經(jīng)KV2C流出吸附塔后經(jīng)產(chǎn)品氧緩沖罐穩(wěn)定壓力后輸出變壓吸附制氧裝置，與此同時吸附塔D通過開啟程控閥KV4D由真空泵對吸附塔進(jìn)行抽空，在抽空后期開啟程控閥KV2D對吸附塔D進(jìn)行沖洗，抽空得到的含氮96％的氮產(chǎn)品氣經(jīng)氮氣緩沖罐穩(wěn)定壓力和流量后輸出變壓吸附裝置；吸附到吸附塔A中分子篩的氮吸附飽和或接近飽和時關(guān)閉KV1A、KV5A程控閥完成吸附塔A的吸附3步驟，同時開啟程控閥KV1B原料空氣進(jìn)入吸附塔B仍然通過程控閥KV5B將氣體輸送到吸附塔C繼續(xù)得到合格的氧氣，與此同時開啟程控閥KV3A和KV3D使吸附塔A中的氣體流入吸附塔D，進(jìn)行吸附塔A的均壓降步驟和吸附塔D的均壓升步驟；吸附塔A和吸附塔D的均壓步驟完成后關(guān)閉程控閥KV3A和KV3D，開啟程控閥KV2D對吸附塔D進(jìn)行充壓。同時開啟程控閥KV4A利用真空泵對吸附塔A進(jìn)行抽空，在抽空后期開啟程控閥KV2A對吸附塔A進(jìn)行沖洗同樣抽空得到產(chǎn)品氮氣；吸附塔D充壓完成后，開啟程控閥KV5C，使附塔B進(jìn)入吸附3步驟。關(guān)閉程控閥KV2C開啟程控閥KV5C使吸附塔C進(jìn)入吸附步驟2。吸附塔D進(jìn)入吸附1步驟按照此敘述的規(guī)律和圖12的工藝步驟運行程序表，循環(huán)往復(fù)即可獲得95％純度的氧氣和96％純度的氮氣。
權(quán)利要求
1.一種用空氣作原料制取氧氣的變壓吸附方法，其特征是在至少三個裝填有由13X分子篩、5A分子篩、鋰分子篩、其他制氧分子篩中的一種或幾種和活性氧化鋁組成的吸附劑的吸附塔的變壓吸附系統(tǒng)中，原料空氣首先進(jìn)入吸附塔A，空氣中的水被吸附床中裝填的活性氧化鋁吸附，空氣中的氮被分子篩吸附，完成吸附步驟2，所產(chǎn)生的富氧氣通過程控閥進(jìn)入吸附塔B進(jìn)行再次吸附，完成吸附步驟1，從吸附塔出口端得到產(chǎn)品氧氣，之后系統(tǒng)自動切換到吸附步驟2，吸附步驟2完成后，自動切換到進(jìn)入均壓降步驟，經(jīng)逆放、抽空、沖洗中的一種或幾種方式的組合進(jìn)行解吸，然后進(jìn)入均壓升步驟.充壓步驟，均壓步驟，之后再進(jìn)入吸附步驟1，在最高次吸附步驟完成進(jìn)入均壓步驟時原料空氣進(jìn)入處于次高次吸附步驟的吸附塔，以使原料空氣的輸入和產(chǎn)品氧氣的輸出保持連續(xù)，照此循環(huán)連續(xù)運行得到產(chǎn)品氧氣和氮氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變壓吸附方法，其特征在于進(jìn)入吸附床的壓縮空氣壓力表壓為-0.02～1Mpa；均壓終壓力表壓為-0.5～0.6Mpa；抽空壓力表壓為0Mpa～-0.09Mpa，變壓吸附裝置制取氧氣的純度在60％～95％范圍內(nèi)可任意調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓吸附方法，其特征在于從吸附床的空氣進(jìn)口端對吸附床進(jìn)行抽空，并且在吸附塔抽空步驟中可以選擇引入另一吸附塔的均壓氣或產(chǎn)品氧氣對抽空的吸附塔進(jìn)行與吸附步驟氣流方向相反的沖洗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓吸附方法，其特征在于均壓步驟采用吸附塔出口對另一吸附塔出口均壓或者是吸附塔進(jìn)口對另一吸附塔進(jìn)口均壓，或者兩種方式同時進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓吸附方法，其特征在于充壓步驟采用壓縮空氣從吸附床進(jìn)口進(jìn)入吸附床或產(chǎn)品氧氣從吸附床出口端進(jìn)入吸附床對吸附床進(jìn)行充壓或壓縮空氣和產(chǎn)品氧氣同時對吸附塔進(jìn)行充壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓吸附方法，其特征在于當(dāng)均壓降步驟結(jié)束后，如果壓力高于大氣壓，則增加逆放步驟，降低均壓降后吸附塔的壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓吸附方法，其特征在于在逆放步驟后，引入少量產(chǎn)品氧氣進(jìn)行沖洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變壓吸附方法，其特征在于在大規(guī)模的制氧裝置中，可以是由兩個或兩個以上的三塔或三塔以上的變一壓吸附單元并聯(lián)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以空氣為原料變壓吸附連續(xù)制氧，并同時獲得氮氣的方法。該方法是在至少三個裝填有由13X分子篩、5A分子篩、鋰分子篩、其他制氧分子篩中的一種或幾種和活性氧化鋁組成的吸附劑的吸附塔的變壓吸附系統(tǒng)中，原料空氣首先進(jìn)入吸附塔A，完成吸附步驟2，所產(chǎn)生的富氧氣進(jìn)入吸附塔B進(jìn)行再次吸附，完成吸附步驟1，之后系統(tǒng)自動切換到吸附步驟2，完成后自動切換到進(jìn)入均壓降步驟，解吸步驟和均壓升步驟.充壓步驟，均壓步驟，之后再進(jìn)入吸附步驟1，照此循環(huán)連續(xù)運行得到產(chǎn)品氧氣和氮氣。本發(fā)明解決了現(xiàn)有變壓吸附空氣分離制取氧氣技術(shù)氧氣回收率不高能耗較大的問題。在保證氧氣純度的基礎(chǔ)上提高了氧氣的回收率，同時可得到氮氣。
文檔編號B01D53/047GK1730383SQ20051002082
公開日2006年2月8日 申請日期2005年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月30日
發(fā)明者印全彬 申請人:印全彬