[发明专利]用于产生氧气的方法和布置

说明书

技术领域

本发明涉及氧气产生领域。本发明特别涉及使用变压吸附(pressure swing adsorption)与致密的无机膜结合的氧气分离领域。

背景技术

氧气治疗是将氧气递送作为治疗模式。在慢性和极性病患护理中它常被用于多种目的，因为它对细胞代谢是关键性的，并且进而组织氧化对于所有的生理功能是关键性的。通过增加对肺的供氧，并由此提高氧气对机体组织的可得性，氧气治疗可使病患获益，特别是当病患罹患缺氧和/或低氧血。氧气治疗可用于医院或家庭护理中的应用。氧气治疗的主要家庭护理应用是用于患有严重的慢性阻塞性肺疾病(COPD)的病患。

氧气可已多种方法递送。氧气递送的一个优选方式是通过使用所谓的按需式产氧或原位产生提供。鉴于此，商业解决方案，所谓的氧气浓缩器或分离器是广为人知的。这些氧气浓缩器大多数从含氧气气体中分离氧气，使得氧气按需提供，即在使用前直接提供。大多数已知的氧气浓缩器需要压缩器以压缩含氧气的气体。此外需产生氧气，优选纯氧。因此，大多数已知的氧气浓缩器包括膜，特别是有机膜、分子筛等以从含氧气气体分离氧气。可选地，使用变压吸附或真空变压吸附是已知的。

已知的氧气浓缩器的主要缺点之一在于对于制造和操作所述装置所产生的成本。此外，通过使用变化方法，例如变压吸附，所产生的氧气通常具有大于88%且最多低于95%的浓度，特别为大于90%且低于93%。但是这些浓度对于多种应用来说可能过低。

从EP 2 196 235 A1已知一种用于向用户产生和输送氧气的陶瓷氧气产生系统。该系统包括用于产生受控量和压力的所需的产物气体的电化学氧气产生装置和控制电化学氧气产生系统的运行的电控制单元。来自气体产生系统的产物气体由此与用于控制流向产物气体的用户的产物的调节装置连通。为了产生氧气，该系统可包括低压子系统，其使用陶瓷氧气产生组件，用于纯化由其他氧气产生技术，例如变压吸附供应的不纯氧气。

使用这样的用于从含氧气气体产生氧气的系统，可提供高纯度的氧气。但是，通过使用两个氧气分离装置，使用该系统的维护成本可能相当高。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于产生氧气的方法和布置，其克服如上提到的限制中的至少一个。

本发明的另一目的是提供用于产生氧气的方法和布置，其可提供具有高纯度的氧气且维护成本低。

这些目的通过一种产生氧气的方法实现，所述方法包括以下步骤：间歇地导引含氧气气体料流通过至少一个装配有氧气分离吸附剂的吸附室，由此确定至少一个吸附室的吸附模式和解吸模式，并由此针对氧气富集含氧气气体，将经富集的含氧气气体导入致密膜的第一侧(primary side)，将致密膜加热至其可渗透氧气的温度，产生通过致密膜至其第二侧的氧气流，由此从经富集的含氧气气体分离氧气，并形成氧气料流，其中所述方法还包括导引至少一部分所产生的氧气通过至少一个处于解吸模式的吸附室。

根据本发明，通过使用基本上包括两个主要步骤的方法产生氧气。第一步骤包括针对氧气富集含氧气气体，其产生经富集的含氧气气体料流。该步骤通过由氧气分离吸附剂吸附含氧气气体的剩余组分或至少一部分剩余组分而进行。根据本发明的氧气分离吸附剂由此是使氧气通过且与含氧气气体的其他组分或至少一种其他组分相互作用的吸附剂。例如，如果含氧气气体是空气，则吸附剂优选吸附氮气。氧气分离吸附剂由此布置在吸附室中。这样的第一步骤提供针对氧气富集，并由此预纯化的气体流。

在第二步骤中，将经富集的含氧气气体导引入具有致密膜的膜单元中，具体地导引入膜的第一侧。这能够产生通过致密膜的经富集的含氧气气体的流或后者的氧气，由此从经富集的含氧气气体的剩余组分分离氧气。特别通过使用致密陶瓷膜，进一步纯化经富集的含氧气气体，并由此产生纯的或基本上纯的氧气料流作为在致密膜的第二侧处的渗透物。由此，在致密膜的第一侧处产生贫氧气体作为滞留物流。鉴于此，致密膜的第一侧是面向吸附室的一侧，即面向经富集的含氧气气体被导引至膜的一侧。因此，致密膜的第二侧是与第一侧相反的一侧，即在第二侧上提供纯氧。