[发明专利]氧气和臭氧混合气体的分离方法及应用其的臭氧发生系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种氧气和臭氧混合气体的分离的方法，特别是臭氧发生器输出的氧气和臭氧混合气体的分离方法及应用该分离方法的臭氧发生系统。

背景技术

臭氧是一种强氧化剂，具有脱色、氧化、杀菌和除臭的作用。目前已广泛应用在饮用水、污水、化工氧化、烟气净化、纸浆漂白、食品加工、医疗及家用等多个领域。现有的工业应用的臭氧通常由大型的臭氧发生器产生，大型的臭氧发生器运行时需要供给大量的氧气，由于目前臭氧发生器的转化效率一般在10%左右，也就是说输入到臭氧发生器内的纯净氧气中只有10%被转化成臭氧，因此现有的臭氧发生器输出的产物是臭氧和氧气的混合气体，并且氧气含量居多,大约占混合气体体积的90%。由于臭氧气体不易存储，目前臭氧气体一般是在现场制造现场使用，使用时将臭氧发生器输出的臭氧和氧气的混合气体通入被处理流体中，臭氧和被处理流体接触反应吸收后剩余的氧气直接排放，造成了很大的资源浪费，从而使臭氧发生器的运行费用高昂，进而限制了其进一步的推广应用。因此亟需一种能够对臭氧发生器输出的氧气和臭氧混合气体进行分离，并对混合气体中的氧气进行回收的方法和应用此方法的臭氧发生系统来实现氧气和臭氧混合气体的分离和氧气的回收利用，从而极大地降低运行成本，有利于其推广应用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种氧气和臭氧混合气体分离方法，它是利用热交换器和冷媒质将臭氧和氧气混合气体的温度降低至臭氧的沸点温度和氧气的沸点温度之间，使臭氧转化为液态，而氧气仍然为气态，从而对氧气和臭氧的混合气体进行分离，分离出气态的氧气和液态的臭氧的方法，此方法中包含冷媒质和热交换器，所述热交换器包含至少两个输入端和三个输出端，具体步骤如下：

步骤1：将温度低于臭氧沸点温度的冷媒质自热交换器的第一输入端输入热交换器的热交换管中，待分离的氧气和臭氧的混合气体由热交换器的第二输入端输入热交换器中，使冷媒质和氧气和臭氧的混合气体在热交换器内进行热交换；

步骤2：监测压力表以及温度计指示的数值，调节输入热交换器中的混合气体的流量，并控制冷媒质和混合气体的热交换时间和/或控制冷媒质的流量，将热交换器内氧气和臭氧混合气体的温度降至介于臭氧的沸点温度和氧气的沸点温度之间，使臭氧气体转化为液态臭氧，氧气仍然为气态；

步骤3：将经过步骤2的热交换后的冷媒质由热交换器的一输出端输出；

步骤4：将经过步骤2的热交换后分离出的气态氧气自热交换器的第二输出端输出；

步骤5：将经过步骤2的热交换后分离出的液态臭氧由热交换器的第三输出端输出。

为了更好的技术效果，上述步骤1-5中所述的本发明目的一所述的氧气和臭氧混合气体的分离方法的技术特征还可以进一步优化为以下技术特点：

1. 在步骤5之后增加步骤6。所述步骤6为：增设一个第一汽化器，将分离出的液态臭氧输入第一汽化器中，利用第一汽化器将分离出液态的臭氧汽化成臭氧气体；所述第一汽化器的输入端和热交换器的第三输出端通过管道连接。

2. 在步骤4之后增加步骤7。所述步骤7为：增设一个臭氧破坏器，将分离出的氧气输入臭氧破坏器中，利用臭氧破坏器消除分离出的氧气中残余的臭氧；所述热交换器的第二输出端和臭氧破坏器的输入端通过管道连接。

3. 在步骤3之后增加步骤8。所述步骤8为：增设一个冷媒质回收装置对冷媒质进行回；所述热交换器的第一输出端和冷媒质回收装置通过管道连接。

4. 所述热交换器的外壁设有一个保温层。

5. 所述冷媒质可以为液态氧、液态氮或其他温度低于臭氧沸点温度的冷媒质。

6. 上述步骤6中所述的氧气和臭氧混合气体的分离方法的技术特征，还可以进一步具体为以下特征：

（1）在步骤6之后增加步骤10，所述步骤10为：增设一个臭氧存储装置和洁净空气源，将所述第一汽化器的输出端通过管道与臭氧储存装置的第一输入端连接，同时将洁净空气源通过管道与臭氧储存装置的第二输入端连接，通过控制加入的洁净空气的量，使洁净空气在臭氧储存装置内与臭氧混合形成设定浓度的臭氧和空气的混合气体；

（2）更进一步地，在上述（1）中控制加入的空气的量使臭氧存储装置的中输入的空气和臭氧的质量比例介于90：10～82：18之间以利于臭氧气体的稳定保存。

与现有技术相比，采用本发明目的一的氧气和臭氧混合气体的分离方法具有以下显著的优点：